通常，將不銹(xiu)鋼的使用條件、基本性能以及相關的使用經驗三者統籌權衡后，就能夠確定出可用的鋼種。在沒有實際使用經驗可借鑒的情況下，對初選材料進行模擬試驗或現場掛片試驗，根據這些試驗結果作出最終選擇，對某些特別重要的用途，需進行模擬體試驗方可作出選材結論。
首先要確定不銹鋼的(de)使用條(tiao)件，包括(kuo)溫(wen)度(du)、介質成(cheng)分(fen)、受(shou)力狀態、制作工藝(yi)、設計壽(shou)命、特殊要求。
隨后就是依據使(shi)用(yong)條件，了解相(xiang)關不銹鋼(gang)的(de)性(xing)能(neng)、收集相(xiang)關數(shu)據及資料，如室(shi)溫、高(gao)溫條件下使(shi)用(yong)的(de)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)；腐(fu)蝕(shi)環(huan)境條件使(shi)用(yong)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)以及其工藝性(xing)能(neng)、物理性(xing)能(neng)、價格(ge)、供貨(huo)難易程度(du)等(deng)。
在了解和收(shou)集不(bu)到相關數(shu)據的情況下，可(ke)依據使用(yong)條件(jian)進(jin)行必(bi)要的實際經驗(yan)(yan)(yan)、現場掛(gua)片試驗(yan)(yan)(yan)或實驗(yan)(yan)(yan)室(shi)模擬試驗(yan)(yan)(yan)。如果(guo)沒有條件(jian)做(zuo)上述試驗(yan)(yan)(yan)，也可(ke)采用(yong)相似條件(jian)的運(yun)行經驗(yan)(yan)(yan)、現場掛(gua)片結果(guo)、實驗(yan)(yan)(yan)室(shi)模擬實驗(yan)(yan)(yan)、模擬體運(yun)行結果(guo)作為選材的依據。
在上述程(cheng)序中(zhong)(zhong)，使(shi)用條件(jian)(jian)是(shi)決定選(xuan)用不(bu)銹(xiu)鋼類別(bie)的(de)(de)主導因(yin)素(su)。例如，如果(guo)使(shi)用溫(wen)(wen)度是(shi)在低(di)溫(wen)(wen)條件(jian)(jian)下，就不(bu)宜選(xuan)用鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼和(he)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼；如果(guo)在300～500℃長期運行，也不(bu)宜選(xuan)用雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼和(he)常規的(de)(de)中(zhong)(zhong)、高(gao)鉻鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼。如果(guo)要(yao)求(qiu)無(wu)磁，那就只能選(xuan)擇(ze)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼；在要(yao)求(qiu)高(gao)強度，高(gao)硬度的(de)(de)設(she)備部件(jian)(jian)中(zhong)(zhong)，馬氏(shi)體(ti)和(he)沉淀硬化(hua)(hua)不(bu)銹(xiu)鋼是(shi)唯(wei)一(yi)的(de)(de)選(xuan)擇(ze)；在既要(yao)求(qiu)具(ju)有高(gao)的(de)(de)強度又(you)要(yao)求(qiu)具(ju)有無(wu)磁性的(de)(de)部件(jian)(jian)，就只能選(xuan)擇(ze)奧(ao)氏(shi)體(ti)型沉淀硬化(hua)(hua)型不(bu)銹(xiu)鋼或冷加工(gong)硬化(hua)(hua)的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼。
在(zai)鋼(gang)的(de)(de)類型確定之后，可根(gen)據(ju)設備或(huo)部件對各種性能的(de)(de)要求(qiu)，選用相(xiang)適(shi)應(ying)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)牌(pai)號。通常(chang)都能選到合(he)適(shi)的(de)(de)牌(pai)號，當(dang)無相(xiang)應(ying)牌(pai)號可選擇時，只能在(zai)耐(nai)蝕(shi)合(he)金中選擇或(huo)者研(yan)究新的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)牌(pai)號。
總(zong)的(de)來(lai)說，選(xuan)用(yong)不銹鋼(gang)的(de)方法有(you)性(xing)能法、成本法和多目標選(xuan)材法等。
材料的(de)選用包括材料的(de)選擇和應用。
一、提出問題(ti)
1. 材料失(shi)效(xiao)的主要方(fang)式為斷裂、腐蝕和(he)磨損
為防止失(shi)(shi)效事故的(de)(de)(de)發(fa)生，就需(xu)要依(yi)據失(shi)(shi)效原因，通過(guo)選用(yong)合適(shi)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)，采用(yong)恰當的(de)(de)(de)工藝，來防止材(cai)(cai)料(liao)失(shi)(shi)效。這類失(shi)(shi)效可(ke)能(neng)發(fa)生在使用(yong)過(guo)程中，也(ye)可(ke)能(neng)發(fa)生在生產加工階段，這就會涉及材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)使用(yong)性(xing)能(neng)和工藝性(xing)能(neng)。解決(jue)這類選材(cai)(cai)問(wen)題需(xu)要運用(yong)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)應用(yong)和失(shi)(shi)效、材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)使用(yong)性(xing)能(neng)和材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)工藝性(xing)能(neng)等方面的(de)(de)(de)知(zhi)識。
2. 材料的(de)選擇
當然(ran)是(shi)選擇成(cheng)本最低(di)而又(you)滿足最低(di)使用(yong)(yong)性能的(de)(de)(de)(de)(de)材料(liao)，這是(shi)價值工程在材料(liao)問題(ti)(ti)上的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)，也是(shi)個多目標(biao)的(de)(de)(de)(de)(de)決策問題(ti)(ti)。材料(liao)要(yao)選用(yong)(yong)成(cheng)本低(di)廉(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)，并(bing)能滿足最低(di)使用(yong)(yong)性能要(yao)求材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)，也就是(shi)性價比最高的(de)(de)(de)(de)(de)材料(liao)。
適應科技、社會和市場的(de)(de)(de)(de)發展，選(xuan)擇材(cai)(cai)料(liao)，這是帶(dai)戰略性(xing)的(de)(de)(de)(de)選(xuan)材(cai)(cai)問題。例如，最新(xin)科技成(cheng)果的(de)(de)(de)(de)應用；社會條件的(de)(de)(de)(de)限制，如資源和環保的(de)(de)(de)(de)限制；市場預(yu)(yu)測(ce)，消(xiao)費者對(dui)產(chan)品式樣的(de)(de)(de)(de)喜好(hao)和購買力影響了(le)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)檔次，從而(er)影響了(le)對(dui)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)選(xuan)用，這些問題有賴于對(dui)市場要求的(de)(de)(de)(de)判斷，涉及心理學、技術美學、預(yu)(yu)測(ce)學等方面(mian)知識(shi)。
不(bu)銹(xiu)鋼的選(xuan)用(yong)(yong)不(bu)可避免地會遇(yu)到上(shang)述問題(ti)。綜上(shang)所述，不(bu)銹(xiu)鋼的選(xuan)用(yong)(yong)是(shi)一種較為復雜的判斷問題(ti)，特別是(shi)大宗不(bu)銹(xiu)鋼的選(xuan)用(yong)(yong)，需(xu)要應用(yong)(yong)材(cai)料系統中決(jue)策(ce)方面技(ji)術，即在明(ming)確問題(ti)的基礎上(shang)，然后分(fen)析問題(ti)，最后提出選(xuan)用(yong)(yong)方案(an)。
二、材料(liao)選(xuan)擇(ze)的(de)步驟
不銹(xiu)鋼(gang)材(cai)(cai)料選擇應(ying)遵循的(de)順序是：使用條件評(ping)(ping)價→設(she)計評(ping)(ping)價→材(cai)(cai)料選擇→材(cai)(cai)料成本評(ping)(ping)價→相關(guan)規范。
選(xuan)用(yong)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)時，首先(xian)要明(ming)確使用(yong)環境對不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)要求，即耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)、耐熱性(xing)(xing)及機械性(xing)(xing)能等；其(qi)次才是考查(cha)綜合(he)成本(ben)。例如(ru)，包(bao)括原材料(liao)成本(ben)、加工成本(ben)和(he)(he)廢品等。當較為便(bian)宜(yi)的(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，具有上述所需的(de)性(xing)(xing)能的(de)，無疑選(xuan)用(yong)便(bian)宜(yi)的(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是最佳選(xuan)擇。如(ru)果用(yong)量非常大時，專門(men)為此設計一(yi)新鋼(gang)(gang)種，來滿足需要，那(nei)也值得和(he)(he)合(he)算(suan)的(de)。
1. 材(cai)料使(shi)用條(tiao)件的評價(jia)
材(cai)料(liao)選(xuan)(xuan)擇的(de)(de)第一步(bu)是全面(mian)評價由所(suo)選(xuan)(xuan)用的(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)材(cai)料(liao)制作成的(de)(de)零部件(jian)在工(gong)(gong)藝(yi)環境和設備的(de)(de)使用條件(jian)下，能否滿(man)足(zu)如(ru)使用溫度、壓(ya)力和流體的(de)(de)狀態的(de)(de)要(yao)求。為(wei)此需要(yao)掌(zhang)握如(ru)下的(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)數據。
①. 使用環境(jing)-操作介(jie)質的性質和成分(fen)、水的化(hua)學(xue)性質、蒸汽質量、溶(rong)液的組分(fen)及濃度(du)、傳(chuan)導率、pH值、通風、雜質等。
②. 壓力(li)-平均值和范(fan)圍，恒(heng)定或交替(ti)變化，內部載(zai)荷(he)或外部載(zai)荷(he)。
③. 溫度(du)-平均值(zhi)和(he)范圍，恒定(ding)或變量，熱(re)(re)梯度(du)和(he)熱(re)(re)振動。
④. 速度(du)-流(liu)動速率，線(xian)性(xing)速度(du)，名義(yi)速度(du)和(he)范圍，攪動程(cheng)度(du)，湍流(liu)等。
要想選擇滿意(yi)的材料性能，除(chu)了使用溫度(du)和壓力外，還必須(xu)考(kao)慮其他因素，如啟動和關閉、間歇操作(zuo)、瞬時現象、壓力沖擊及系統的瞬間失(shi)效(xiao)。
2. 設(she)計的評價
使用條件評價(jia)完之后(hou)，隨之其后(hou)，則需要依據材(cai)(cai)料考(kao)慮設備設計和各(ge)種零部件的類型、尺(chi)寸、配(pei)合和服(fu)役期間(jian)的臨界狀(zhuang)態(tai)。同時(shi)還要根(gen)據所選用的材(cai)(cai)料考(kao)慮各(ge)種加(jia)工制造技術(shu)的可(ke)行(xing)性，如鍛造、冷熱成形、機(ji)加(jia)工和焊(han)接等。
3. 材料的評估
材料的(de)(de)(de)評估包括材料的(de)(de)(de)性能和冶(ye)金(jin)方(fang)面的(de)(de)(de)試驗(yan)，含金(jin)屬連接在(zai)內(nei)的(de)(de)(de)加工性的(de)(de)(de)檢測以及在(zai)實驗(yan)室和現(xian)場試驗(yan)中材料的(de)(de)(de)適(shi)用性。材料的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性評估將進一步討論(lun)。
a. 材料試(shi)驗(yan)
除了用化學分(fen)析檢(jian)(jian)查(cha)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)成分(fen)以(yi)外，通常(chang)對(dui)所選定(ding)試(shi)樣進行表觀檢(jian)(jian)查(cha)和(he)力學試(shi)驗(yan)(yan)以(yi)及(ji)確定(ding)原材料(liao)是否(fou)滿足每個規定(ding)的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)(qiu)。另外需要對(dui)焊(han)(han)接試(shi)樣進行試(shi)驗(yan)(yan)以(yi)評定(ding)焊(han)(han)接質量。其中力學試(shi)驗(yan)(yan)有拉伸(shen)試(shi)驗(yan)(yan)、彎曲試(shi)驗(yan)(yan)、沖擊試(shi)驗(yan)(yan)等。材料(liao)截(jie)面試(shi)樣的(de)(de)(de)(de)金相檢(jian)(jian)查(cha)提供含夾雜物材料(liao)與純(chun)凈(jing)度相關(guan)的(de)(de)(de)(de)信(xin)息，并提供金相結構及(ji)晶粒尺(chi)寸。對(dui)于焊(han)(han)接部位，類似的(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)查(cha)可以(yi)檢(jian)(jian)驗(yan)(yan)出焊(han)(han)接缺陷，如夾雜物、孔隙度、裂紋及(ji)不(bu)符合要求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接技術等。這(zhe)些試(shi)驗(yan)(yan)對(dui)材料(liao)本(ben)身是典(dian)型(xing)的(de)(de)(de)(de)破壞(huai)性試(shi)驗(yan)(yan)。
b. 材料耐蝕(shi)性(xing)的評估和選擇
材料的(de)(de)選(xuan)用(yong)，愈來(lai)愈習慣用(yong)模(mo)擬環境試(shi)驗(yan)的(de)(de)數據作為依據來(lai)選(xuan)擇(ze)材料以防(fang)止(zhi)腐(fu)蝕(shi)，包括高溫腐(fu)蝕(shi)。這些試(shi)驗(yan)包括：腐(fu)蝕(shi)掛片試(shi)驗(yan)；熱(re)質量分析（TGA）；動(dong)態燃(ran)燒室(shi)的(de)(de)研究；熱(re)循(xun)環；實驗(yan)室(shi)玻璃器皿的(de)(de)試(shi)驗(yan)；現場試(shi)驗(yan)。
c. 材料的功能(neng)要(yao)求
①. 強度
強(qiang)度包(bao)括多個力學性(xing)能，最常用(yong)(yong)(yong)來指拉伸強(qiang)度和屈服強(qiang)度。可以利用(yong)(yong)(yong)應(ying)力-應(ying)變曲線(xian)來理解它們(men)。其(qi)他相關的(de)強(qiang)度還(huan)包(bao)括壓縮、彎曲、剪切(qie)和扭轉強(qiang)度。在條件(jian)許可情況下(xia)最好使用(yong)(yong)(yong)高強(qiang)度的(de)材料以減少零件(jian)的(de)厚(hou)度。
②. 疲勞(lao)強(qiang)度
疲(pi)勞(lao)是指由(you)循(xun)環應(ying)(ying)力(li)(li)(li)造成金(jin)屬(shu)斷裂的(de)(de)(de)(de)失(shi)效(xiao)。常(chang)見的(de)(de)(de)(de)例子包括(kuo)遠低于拉伸強(qiang)度的(de)(de)(de)(de)速變(bian)(bian)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)。當(dang)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)增大(da)時，引(yin)起失(shi)效(xiao)所需要的(de)(de)(de)(de)循(xun)環次數(shu)(shu)就(jiu)(jiu)減(jian)少。習慣上繪制(zhi)金(jin)屬(shu)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)和循(xun)環次數(shu)(shu)曲(qu)線(xian)（S-N），如(ru)圖4-3所示。曲(qu)線(xian)由(you)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)相對(dui)于循(xun)環次數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)對(dui)數(shu)(shu)來描(miao)繪。對(dui)于一個給定的(de)(de)(de)(de)較大(da)循(xun)環次數(shu)(shu)，通常(chang)在低于某應(ying)(ying)力(li)(li)(li)值的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下不發生(sheng)失(shi)效(xiao)，這個應(ying)(ying)力(li)(li)(li)值就(jiu)(jiu)稱為(wei)疲(pi)勞(lao)極(ji)限(xian)。因為(wei)以保持正常(chang)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)不高于疲(pi)勞(lao)極(ji)限(xian)的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)防止變(bian)(bian)形和斷裂，所以疲(pi)勞(lao)失(shi)效(xiao)幾乎總是伴(ban)隨著突變(bian)(bian)、缺口、沖擊、殘余應(ying)(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)存在而發生(sheng)。
疲(pi)勞失效常常發生(sheng)在焊接(jie)接(jie)頭(tou)，因為采用焊接(jie)接(jie)頭(tou)，這樣的設計(ji)會(hui)出現明顯的應(ying)力(li)集中效應(ying)。有(you)利于耐疲(pi)勞的材(cai)料特(te)性和(he)設計(ji)特(te)性有(you)，利用合金化或熱(re)處理來提(ti)高拉伸強度；減(jian)少工件的厚度，使(shi)用拋光(guang)表面，降低設計(ji)應(ying)力(li)，細化材(cai)料的晶粒尺寸，消除材(cai)料的冶金缺陷和(he)殘余應(ying)力(li)，減(jian)輕表面存在壓應(ying)力(li)，減(jian)少助長腐蝕和(he)疲(pi)勞的環境，并且采用金屬覆蓋層，如Cr、Ni或Cd（鎘）鍍層，這是因為鍍層中的微裂紋有(you)可(ke)能會(hui)降低疲(pi)勞強度。
③. 脆(cui)性斷裂
脆(cui)(cui)性(xing)斷(duan)裂(lie)是在低于(yu)屈服(fu)強度的(de)(de)(de)(de)(de)正(zheng)常(chang)應力(li)下(xia)，由于(yu)裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)(de)快速擴(kuo)展而造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)失效。絕大(da)多數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)脆(cui)(cui)性(xing)斷(duan)裂(lie)發生(sheng)在具有體(ti)心立方（bcc）晶格結構的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)中，特別(bie)是鐵素體(ti)不銹鋼(gang)，不僅在低于(yu)臨界拉(la)伸(shen)強度，甚至低于(yu)屈服(fu)強度的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)就會發生(sheng)完(wan)全的(de)(de)(de)(de)(de)斷(duan)裂(lie)。鋼(gang)發生(sheng)脆(cui)(cui)性(xing)斷(duan)裂(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)條件如下(xia)：本身(shen)存(cun)在缺(que)(que)陷；缺(que)(que)陷處(chu)(chu)存(cun)在殘余拉(la)伸(shen)應力(li)與工作(zuo)載荷引起的(de)(de)(de)(de)(de)拉(la)伸(shen)應力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)交(jiao)匯，如果(guo)應力(li)是三維(wei)方向就更為嚴重；足夠(gou)低的(de)(de)(de)(de)(de)溫度；還原處(chu)(chu)理(li)、成(cheng)分、軋制操作(zuo)和(he)后續的(de)(de)(de)(de)(de)熱處(chu)(chu)理(li)等冶金(jin)因素；韌性(xing)；蠕變；耐(nai)熱性(xing)；熱和(he)腐蝕；耐(nai)蝕性(xing)；氫腐蝕；加工性(xing)。
④. 韌(ren)性
材料的(de)韌性(xing)就是(shi)(shi)指材料斷(duan)(duan)裂之前吸收能(neng)(neng)量和塑(su)性(xing)變形的(de)能(neng)(neng)力(li)，韌性(xing)是(shi)(shi)用材料成形和斷(duan)(duan)裂期間吸收的(de)能(neng)(neng)量來衡量的(de)。它是(shi)(shi)最重(zhong)要的(de)低(di)溫(wen)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)(neng)而(er)不(bu)是(shi)(shi)強度。缺口的(de)韌性(xing)受(shou)化(hua)學(xue)成分、微觀組(zu)織(zhi)、晶(jing)粒(li)尺寸(cun)、晶(jing)粒(li)生長的(de)模式、截(jie)面(mian)尺寸(cun)、冷熱加工的(de)溫(wen)度、加工方(fang)法和表(biao)面(mian)狀況如(ru)滲碳和脫(tuo)碳等影響。
基本試(shi)(shi)驗：最普通的(de)(de)韌(ren)性試(shi)(shi)驗是采用帶缺口的(de)(de)試(shi)(shi)樣，通常(chang)通過沖擊(ji)試(shi)(shi)驗測量(liang)缺口韌(ren)性，或在相(xiang)對較低(di)的(de)(de)應變速(su)率下測量(liang)斷裂韌(ren)性。沖擊(ji)試(shi)(shi)驗可(ke)揭示(shi)材料的(de)(de)低(di)溫強度、韌(ren)性不足和(he)脆性，這(zhe)些(xie)試(shi)(shi)驗特別適合鐵素體材料，可(ke)以顯示(shi)韌(ren)性向脆性的(de)(de)轉變。
⑤. 耐蝕性(xing)
金(jin)屬和(he)(he)合金(jin)的破(po)壞大多是由(you)腐蝕(shi)造成的。實際上對于所有包含一系列基本(ben)操作的工藝過程(cheng)來說，設備、換熱器、管道構(gou)件(jian)或其他系統構(gou)件(jian)的失效(xiao)就意味著停工、昂貴的維修和(he)(he)更換構(gou)件(jian)，因此壓力容(rong)器和(he)(he)換熱器的結(jie)構(gou)材料應(ying)該在(zai)使用環境中具有合適的腐蝕(shi)速(su)率(lv)。另外注意由(you)周圍氣氛(fen)引(yin)起的腐蝕(shi)。
d. 根據耐蝕性的條件來選擇材料良好的搭配
在選擇材料時有幾種金屬與環境的搭配是非常恰當和合適的。這些搭配通常表現為，在最低的成本下獲得最高的耐蝕性，應該給予考慮。這些搭配有：碳鋼→濃H2SO4；不銹鋼→HNO3；Cu-Ni-Mo鋼→海水或鹽水；超級鐵素體鋼→海水的搭配。
e. 腐蝕失效
盡管材(cai)料(liao)選(xuan)擇已(yi)經是(shi)十分(fen)認真(zhen)了(le)，并且有時(shi)還進一步采用了(le)防腐蝕方法(fa)，但(dan)少數意(yi)(yi)外的失效(xiao)(xiao)總還會發(fa)(fa)生。導致意(yi)(yi)外腐蝕失效(xiao)(xiao)的原因可能為以下一種或幾種：使用了(le)帶有缺(que)陷的材(cai)料(liao)；設計不合理；不正(zheng)常的操作；制造不當和檢驗不充分(fen)；維護不適當。所以采取(qu)一定的預防措(cuo)施(shi)，是(shi)避免腐蝕失效(xiao)(xiao)發(fa)(fa)生的有效(xiao)(xiao)辦法(fa)。
f. 氫腐(fu)蝕
氫腐蝕(shi)是在高于220～243℃溫度(du)的含氫環境中(zhong)，碳鋼和低合(he)金(jin)鋼的損傷機制，一般(ban)不被人(ren)們所關注。室溫下(xia)鋼制容器當(dang)然是可以處理(li)高壓氫的。但在較高的溫度(du)下(xia)，氫能擴散到鋼中(zhong)與碳原子反應生成甲烷氣體
2H2+FeC→CH4+Fe
高溫高壓下，氫能夠與(yu)間隙(xi)固溶(rong)體(ti)中(zhong)的(de)(de)碳(tan)反應，導致初始脫碳(tan)，接著在晶(jing)界產生(sheng)不穩定的(de)(de)碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)，形(xing)成甲烷氣(qi)泡(pao)(pao)。由于甲烷不能從(cong)鋼中(zhong)擴散出去(qu)，它(ta)的(de)(de)積聚引(yin)起開裂(lie)和鼓泡(pao)(pao)，從(cong)而使(shi)鋼材失(shi)(shi)去(qu)韌(ren)性導致最終(zhong)失(shi)(shi)效。解決(jue)這個問題就需要穩定鋼中(zhong)的(de)(de)碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)組成、形(xing)態和分布(bu)。
氫腐(fu)蝕(shi)的(de)防(fang)護(hu)。根(gen)據實際經驗防(fang)止氫腐(fu)蝕(shi)的(de)唯(wei)一(yi)可行的(de)方法，就是使用耐這種(zhong)破壞形式的(de)鋼。因(yin)為所有(you)的(de)奧氏體不銹(xiu)鋼都含有(you)高Cr，穩(wen)定(ding)了(le)鋼中的(de)碳(tan)化物(wu)組成、形態(tai)和分布(bu)，所以(yi)耐高溫氫損(sun)傷(shang)。因(yin)此，作(zuo)為另一(yi)種(zhong)防(fang)腐(fu)蝕(shi)措施，通常在低合金鋼容器的(de)內表面襯一(yi)層不銹(xiu)鋼，是一(yi)個經濟實用的(de)選擇。
g. 加工性
加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)性包括成形、機加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)、與其他金屬連接的(de)焊接工(gong)(gong)(gong)藝及焊后熱(re)處(chu)理的(de)難易性。并不是所有(you)的(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)車(che)間在技(ji)術(shu)上都有(you)能力(li)正確地(di)處(chu)理較復(fu)雜的(de)材料。因此用戶要(yao)了(le)解加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)者的(de)能力(li)，這是最基本的(de)。另外，先進加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)技(ji)術(shu)需要(yao)更高級的(de)檢驗標準來判斷加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)是否符合要(yao)求。
4. 成(cheng)本核算
在(zai)材料的選擇中，選用是實(shi)用性和成本兩矛盾統一的最(zui)終結果，可用性價比來表(biao)示。
人們常(chang)說“物(wu)美價(jia)(jia)廉”和“優質優價(jia)(jia)”，這分別是材料(liao)(liao)消費者(zhe)和材料(liao)(liao)生產者(zhe)各自傾(qing)向(xiang)性的(de)愿望(wang)，材料(liao)(liao)消費者(zhe)希望(wang)自己所選用的(de)材料(liao)(liao)是“物(wu)美價(jia)(jia)廉”的(de)；材料(liao)(liao)生產者(zhe)希望(wang)自己的(de)產品能夠(gou)“優質優價(jia)(jia)”，但只有雙方都有經(jing)濟效益，方能使整個社會有效益。
以選用耐(nai)腐(fu)蝕不銹鋼為例，如(ru)果不考慮(lv)其他因素(su)，選擇材(cai)料時應考慮(lv)下面兩個方(fang)面，一是最(zui)低(di)(di)的成(cheng)本(ben)(ben)，即選擇低(di)(di)成(cheng)本(ben)(ben)的材(cai)料，并(bing)定期更換或(huo)采取防腐(fu)措(cuo)施；二是高成(cheng)本(ben)(ben)腐(fu)蝕最(zui)小，也就是不考慮(lv)成(cheng)本(ben)(ben)，而選擇最(zui)昂(ang)貴耐(nai)腐(fu)蝕的材(cai)料，其結果是使(shi)用周期長(chang)，可以免于頻繁地維修(xiu)。
在廉價(jia)(jia)材(cai)(cai)(cai)料與高(gao)價(jia)(jia)材(cai)(cai)(cai)料之間，一般會(hui)(hui)認為(wei)選(xuan)用(yong)(yong)高(gao)級的(de)(de)結(jie)構材(cai)(cai)(cai)料產(chan)品，成(cheng)(cheng)本一定是(shi)較高(gao)的(de)(de)，因而(er)制造商會(hui)(hui)刻(ke)意選(xuan)擇廉價(jia)(jia)低(di)成(cheng)(cheng)本的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料，以求用(yong)(yong)最低(di)的(de)(de)生產(chan)成(cheng)(cheng)本，獲得(de)競爭性(xing)(xing)的(de)(de)產(chan)品標價(jia)(jia)。然(ran)而(er)這(zhe)種做法(fa)并不(bu)完全是(shi)正確(que)的(de)(de)。因為(wei)，提(ti)(ti)高(gao)材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)工(gong)藝性(xing)(xing)能，通常會(hui)(hui)提(ti)(ti)高(gao)單位質量(liang)的(de)(de)費(fei)用(yong)(yong)。選(xuan)用(yong)(yong)性(xing)(xing)能好的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料，雖然(ran)材(cai)(cai)(cai)料成(cheng)(cheng)本高(gao)一些，但就(jiu)整(zheng)個設備的(de)(de)總體費(fei)用(yong)(yong)而(er)言往往會(hui)(hui)低(di)一些。因此，由(you)于下列因素，使節省成(cheng)(cheng)本成(cheng)(cheng)為(wei)可能。
①. 需要較少(shao)的材料；
②. 較短(duan)的熱(re)處(chu)理周(zhou)期；
③. 較(jiao)少(shao)的(de)焊接(jie)時間和較(jiao)少(shao)的(de)焊接(jie)填(tian)充材(cai)料；
④. 較(jiao)低的(de)運(yun)費；
⑤. 在運輸和安(an)裝過程中，現場的處理要求更簡單。
5. 使用過程中(zhong)可能的失效模(mo)式和破壞形式
在使(shi)用過(guo)程中發生的(de)失(shi)效可能(neng)源于材料(liao)的(de)使(shi)用應(ying)(ying)力(li)高于安全應(ying)(ying)力(li)而引起(qi)的(de)過(guo)載或者在應(ying)(ying)力(li)集中處產生的(de)局(ju)部(bu)變形。大多數情況(kuang)下(xia)失(shi)效模(mo)式取決于材料(liao)在最終狀態下(xia)的(de)性(xing)能(neng)。如(ru)承壓下(xia)的(de)失(shi)效模(mo)式可能(neng)是：過(guo)度的(de)彈(dan)性(xing)變形和彈(dan)性(xing)失(shi)穩；塑性(xing)失(shi)穩，變形和破(po)裂(lie)；脆性(xing)斷裂(lie)；疲勞失(shi)效；蠕變變形和蠕變破(po)壞(huai)；環(huan)境破(po)壞(huai)如(ru)腐(fu)蝕和氫損傷。
大部(bu)分使用(yong)(yong)中的(de)(de)(de)失效(xiao)(xiao)涉及在(zai)應力(li)集中區缺陷處裂紋的(de)(de)(de)萌生。在(zai)焊(han)接結構中，焊(han)接缺陷是(shi)相當普(pu)遍的(de)(de)(de)，甚(shen)至(zhi)是(shi)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)的(de)(de)(de)。因(yin)此不(bu)僅在(zai)設(she)計中要防止過載(zai)，而且要避(bi)免(mian)由脆(cui)性(xing)(xing)(xing)斷(duan)裂、疲(pi)勞、蠕變(bian)和腐(fu)(fu)蝕(shi)可(ke)能(neng)引起的(de)(de)(de)低(di)應力(li)失效(xiao)(xiao)。通(tong)(tong)過材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)選(xuan)擇以及限制(zhi)(zhi)主(zhu)(zhu)應力(li)加(jia)二次應力(li)來避(bi)免(mian)過度(du)的(de)(de)(de)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)變(bian)形和彈(dan)性(xing)(xing)(xing)失穩；通(tong)(tong)過限制(zhi)(zhi)主(zhu)(zhu)應力(li)加(jia)二次應力(li)來避(bi)免(mian)塑(su)性(xing)(xing)(xing)失穩；通(tong)(tong)過正確地選(xuan)材(cai)(cai)、制(zhi)(zhi)造、檢(jian)驗、檢(jian)查斷(duan)口韌性(xing)(xing)(xing)等來避(bi)免(mian)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)斷(duan)裂。在(zai)壓力(li)容器和換熱器中很少出(chu)現(xian)由普(pu)遍腐(fu)(fu)蝕(shi)引起的(de)(de)(de)失效(xiao)(xiao)，因(yin)為設(she)計者意識到普(pu)遍腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)，并通(tong)(tong)常采用(yong)(yong)腐(fu)(fu)蝕(shi)裕(yu)量或選(xuan)擇耐腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料。然(ran)而，某(mou)些環境中可(ke)能(neng)發(fa)生應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)開(kai)裂，在(zai)設(she)計和選(xuan)材(cai)(cai)時應避(bi)免(mian)可(ke)能(neng)發(fa)生這種失效(xiao)(xiao)。
6. 設(she)備的設(she)計特性
a. 維修
為了使設(she)備(bei)(bei)便于維修，在設(she)計階段就應該很好(hao)的(de)(de)(de)了解設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)特(te)(te)定(ding)環境(jing)和特(te)(te)殊要求。在設(she)計中(zhong)必須考慮的(de)(de)(de)一些(xie)與(yu)維修相關的(de)(de)(de)項(xiang)目(mu)，包(bao)括更換某(mou)些(xie)構(gou)件所(suo)需(xu)(xu)的(de)(de)(de)拉(la)動空(kong)間，如拉(la)動熱交換器(qi)的(de)(de)(de)管束所(suo)需(xu)(xu)的(de)(de)(de)空(kong)間等，裝卸(xie)材(cai)料的(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)，預定(ding)的(de)(de)(de)清理方法和所(suo)需(xu)(xu)的(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)，容易更換構(gou)件，監控(kong)腐蝕和積垢的(de)(de)(de)能力，現(xian)場焊(han)接的(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)以及停工期檢查(cha)的(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)和可(ke)用性。
b. 安全保(bao)險(xian)的特(te)性
安全保險的(de)設(she)計(ji)概念不僅要(yao)清(qing)楚地認識到制造的(de)局限性(xing)，而且要(yao)為操作(zuo)提供較大的(de)安全空(kong)間，這個概念與斷裂(lie)(lie)(lie)(lie)力學的(de)研究相關。在設(she)計(ji)一(yi)個設(she)備的(de)各個部分時要(yao)有(you)安全保險的(de)特性(xing)，一(yi)般按下列(lie)幾(ji)個方面(mian)考慮：判斷結構中疲勞(lao)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)可能擴展的(de)點；確定(ding)可能有(you)的(de)最小(xiao)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)尺(chi)寸；確定(ding)可能有(you)的(de)最大裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)尺(chi)寸，該尺(chi)寸與最大破壞程度及可能有(you)的(de)最小(xiao)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)與臨界裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋(wen)尺(chi)寸之間的(de)載荷相關。
c. 檢(jian)查(cha)的通(tong)道
壓力容(rong)器(qi)的(de)(de)設(she)計應該提(ti)供檢驗人(ren)員(yuan)進入(ru)容(rong)器(qi)檢查腐蝕損傷的(de)(de)通(tong)道。有(you)(you)足夠的(de)(de)直徑讓人(ren)進入(ru)的(de)(de)容(rong)器(qi)應該有(you)(you)可移動的(de)(de)內部(bu)構(gou)件，以允許(xu)進入(ru)人(ren)員(yuan)通(tong)向(xiang)容(rong)器(qi)的(de)(de)所有(you)(you)部(bu)位。
d. 安全性(xing)
壓(ya)力容(rong)器(qi)(qi)和(he)(he)換(huan)熱器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)安(an)(an)全操(cao)作(zuo)需要(yao)保守(shou)的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計和(he)(he)標(biao)準指定的(de)(de)(de)(de)習慣做法，并使(shi)用規(gui)(gui)范、標(biao)準中所許可的(de)(de)(de)(de)材料。對換(huan)熱器(qi)(qi)和(he)(he)壓(ya)力容(rong)器(qi)(qi)，視安(an)(an)全性(xing)壓(ya)倒一(yi)切(qie)的(de)(de)(de)(de)原因(yin)是避(bi)免(mian)可能對人(ren)類、經濟和(he)(he)環境等方面產生災難性(xing)的(de)(de)(de)(de)失效(xiao)。為了確保安(an)(an)全，應該(gai)按照(zhao)設(she)(she)計精確地(di)制造設(she)(she)備(bei)并充分地(di)監督檢(jian)查，以保證和(he)(he)設(she)(she)計規(gui)(gui)范相(xiang)符(fu)。同時(shi)要(yao)正確使(shi)用和(he)(he)操(cao)作(zuo)設(she)(she)備(bei)。
e. 設備壽命(ming)
為了獲(huo)(huo)得投(tou)資帶來的(de)(de)(de)利潤，也為了使(shi)生產連續地進行，設(she)(she)(she)備(bei)構(gou)件(jian)及(ji)(ji)設(she)(she)(she)備(bei)本身應(ying)該具有適當的(de)(de)(de)壽命(ming)。構(gou)件(jian)的(de)(de)(de)壽命(ming)取決于設(she)(she)(she)計(ji)、結構(gou)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能和(he)(he)它們與使(shi)用環境之間(jian)的(de)(de)(de)相互(hu)作用以及(ji)(ji)制造和(he)(he)檢查的(de)(de)(de)影響，還包括操作、維(wei)修等的(de)(de)(de)影響。為了獲(huo)(huo)得滿意的(de)(de)(de)壽命(ming)，設(she)(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)結構(gou)材(cai)(cai)料(liao)(liao)要(yao)承(cheng)受住設(she)(she)(she)計(ji)應(ying)力、磨損(sun)、使(shi)用中(zhong)的(de)(de)(de)腐蝕。在(zai)設(she)(she)(she)計(ji)階(jie)段，腐蝕問題同其他的(de)(de)(de)操作條件(jian)和(he)(he)設(she)(she)(she)計(ji)參數如壓力、溫度和(he)(he)速(su)度一樣(yang)重(zhong)要(yao)。為了獲(huo)(huo)得最佳的(de)(de)(de)使(shi)用壽命(ming)，不銹鋼選材(cai)(cai)要(yao)基于耐腐蝕的(de)(de)(de)觀點(dian)。要(yao)向材(cai)(cai)料(liao)(liao)供(gong)應(ying)商索(suo)取簡(jian)明而清晰(xi)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)質量(liang)保(bao)證書面說(shuo)(shuo)明，確保(bao)供(gong)應(ying)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)正確。設(she)(she)(she)計(ji)說(shuo)(shuo)明書內要(yao)有材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)。
f. 構件(jian)壽命
以熱交換(huan)器(qi)為例，熱交換(huan)器(qi)的(de)(de)殼(ke)體、管(guan)箱(xiang)和(he)管(guan)板(ban)應該(gai)(gai)被設(she)計至(zhi)少(shao)使(shi)(shi)用(yong)10年或(huo)是原有管(guan)束的(de)(de)壽命(ming)另(ling)加兩(liang)個更換(huan)管(guan)束的(de)(de)周期。選擇的(de)(de)初始管(guan)子應該(gai)(gai)至(zhi)少(shao)使(shi)(shi)用(yong)兩(liang)個運轉周期或(huo)5年，除非個別特殊環境(jing)的(de)(de)熱交換(huan)器(qi)，可(ke)能是只有較短的(de)(de)預期壽命(ming)。可(ke)是，這些(xie)規定(ding)不適用(yong)于核能熱交換(huan)器(qi)和(he)壓力容器(qi)。
由(you)于不銹鋼(gang)類(lei)型多，列入標(biao)準的(de)牌(pai)(pai)號多達(da)一百多種(zhong)(zhong)，同(tong)時還(huan)有大量廣泛使(shi)用的(de)非(fei)標(biao)準牌(pai)(pai)號，每一種(zhong)(zhong)不銹鋼(gang)都有自(zi)己特(te)定的(de)性(xing)能、功能和使(shi)用范圍。因此(ci)，正確(que)、恰當地選(xuan)擇(ze)合適(shi)的(de)鋼(gang)種(zhong)(zhong)難度(du)很(hen)大。這(zhe)是(shi)因為(wei)它(ta)涉及(ji)的(de)材(cai)料學(xue)、腐蝕學(xue)以及(ji)工程(cheng)學(xue)等多種(zhong)(zhong)學(xue)科的(de)專門知識。除此(ci)以外，工程(cheng)經驗是(shi)合理選(xuan)用不銹鋼(gang)不可缺少的(de)重要條件。
通過合(he)理(li)地選擇、正確使(shi)用，使(shi)不銹鋼(gang)材料的(de)(de)特性和(he)功(gong)能(neng)，在(zai)使(shi)用中得到充(chong)分(fen)體現和(he)發揮，進而延長不銹鋼(gang)零部件的(de)(de)使(shi)用壽(shou)命(ming)，
保證(zheng)不(bu)銹鋼零部(bu)件(jian)、模具和機(ji)械(xie)設備的高精度。這正(zheng)是不(bu)銹鋼工作者(zhe)應盡的職責。
三(san)、性能選材法
性能(neng)(neng)選用(yong)法包括使(shi)用(yong)性能(neng)(neng)和工藝性能(neng)(neng)。
1. 使用(yong)性能
人們一般慣于從(cong)各種(zhong)(zhong)材料(liao)手(shou)冊(ce)中(zhong)查閱(yue)和比較各種(zhong)(zhong)材料(liao)的性能(neng)，然后選用(yong)(yong)。近(jin)年(nian)來(lai)，由于計算機的普遍應用(yong)(yong)，已將這(zhe)些性能(neng)匯編為數據庫，便于檢索(suo)和專家系統調用(yong)(yong)。
若有(you)兩(liang)種主要性能時，則(ze)可應用“坐標分類法(fa)”進行篩選。
各種等級的不銹鋼，廣泛用于工業、農業和日常生活當中。以下面常用不銹鋼的耐腐蝕性能和抗氧化性能為例，按耐腐蝕性能或抗氧化性能依次下降的順序排列為：12Cr16Ni35（330）、20Cr25Ni20(310)、16Cr23Ni13 (309)、06Cr17Ni12Mo2 (316)、022Cr19Ni10(304L)、06Cr19Ni10(304)、12Cr17Ni7 (301)、12Cr17Mn6Ni5N(201)、10Cr17Mo(434)、10Cr17(430)、06Cr11Ti(409)。
為了(le)確保使(shi)用(yong)性能和使(shi)用(yong)安全，選用(yong)時(shi)可(ke)以提高(gao)一(yi)級或(huo)幾級使(shi)用(yong)。已(yi)經使(shi)用(yong)10Cr17（17％Cr）型(xing)(xing)的(de)地(di)方(fang)可(ke)以使(shi)用(yong)Cr-Ni鋼18-8型(xing)(xing)，已(yi)經使(shi)用(yong)06Cr11Ti型(xing)(xing)的(de)地(di)方(fang)有(you)時(shi)也可(ke)用(yong)10Cr17型(xing)(xing)。另(ling)外(wai)還許(xu)多在(zai)成分方(fang)面的(de)改(gai)型(xing)(xing)鋼種并沒(mei)有(you)在(zai)上述表示出來。
2. 工藝性(xing)能(neng)
前面(mian)的(de)有關章節(jie)已(yi)經介紹(shao)了(le)不銹(xiu)鋼(gang)焊接性、切削性、熱(re)加工(gong)性及深沖性等工(gong)藝性能，可參閱。
在(zai)使用性能(neng)(neng)滿足(zu)要(yao)求后，工(gong)藝性能(neng)(neng)選材時，關注點主要(yao)是(shi)加工(gong)性能(neng)(neng)和加工(gong)成本(ben)。即在(zai)較低的加工(gong)成本(ben)下(xia)完成加工(gong)的可行性。當(dang)所選材料的使用性能(neng)(neng)，能(neng)(neng)滿足(zu)要(yao)求，但不(bu)能(neng)(neng)加工(gong)或加工(gong)費用太(tai)高(gao)(gao)而不(bu)能(neng)(neng)承受時，可以選用較高(gao)(gao)一級不(bu)銹(xiu)鋼種。
3. 性能遞(di)增選材法
不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)類型和鋼(gang)(gang)種繁(fan)(fan)多(duo)(duo)，性能各(ge)異，但也有略同的(de)。不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)牌(pai)號(hao)繁(fan)(fan)多(duo)(duo)，多(duo)(duo)達數(shu)百(bai)種；雖(sui)說牌(pai)號(hao)有數(shu)百(bai)種，但總可以歸集為，
奧(ao)氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、馬(ma)氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、鐵素體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)、雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和沉(chen)淀硬化(hua)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)五大類(lei)。同(tong)類(lei)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)性能多(duo)有相似或相近之(zhi)處，為(wei)了便于選(xuan)擇(ze)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，可按使用性能及工(gong)藝性能，在不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)五大類(lei)型中選(xuan)定(ding)一(yi)類(lei)，在選(xuan)定(ding)的(de)一(yi)類(lei)中再確定(ding)一(yi)個(ge)鋼(gang)(gang)種(zhong)，這樣范圍就(jiu)大大縮小了許多(duo)。隨(sui)著性能的(de)遞(di)增，范圍逐步遞(di)減，要選(xuan)擇(ze)的(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)就(jiu)會出現。
四、成本選材法(fa)
成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)選材(cai)(cai)法的成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)，包(bao)括有(you)材(cai)(cai)料(liao)(liao)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)和生產（制造）成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)。如果加工(gong)制作工(gong)藝相(xiang)差無幾，只是(shi)消耗(hao)材(cai)(cai)料(liao)(liao)存在(zai)有(you)差別(bie)，也就是(shi)說，可根據(ju)確定的不(bu)同參量選用(yong)材(cai)(cai)料(liao)(liao)。否則(ze)就需要綜合考(kao)慮材(cai)(cai)料(liao)(liao)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)(ben)和制造工(gong)藝費用(yong)來選用(yong)材(cai)(cai)料(liao)(liao)。
1. 材料成本法
若制造工藝的費用沒有差異，則(ze)使(shi)用材(cai)料(liao)的用戶(hu)對不需(xu)要熱處理(li)的鋼種，采(cai)用不同的經濟參數來(lai)比(bi)較和(he)選用：等(deng)強度(du)的相(xiang)對重量；等(deng)剛(gang)度(du)的相(xiang)對重量；等(deng)強度(du)的相(xiang)對成本(ben)；等(deng)剛(gang)度(du)的相(xiang)對成本(ben)。
設計時(shi)若使用屈(qu)服(fu)強度，則選用屈(qu)服(fu)強度。載荷(he)相同時(shi)，變(bian)(bian)形量愈大，剛度愈小。很容易看出，變(bian)(bian)形及所需(xu)要的屈(qu)服(fu)強度因負荷(he)方式而不同，并與結構部(bu)件的幾何形狀有關。
從上面(mian)的分析，可以得到如下幾點(dian)看(kan)法(fa)。
①. 用(yong)(yong)低(di)合金高(gao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)鋼(gang)(gang)代替(ti)碳(tan)鋼(gang)(gang)，屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)提(ti)高(gao)了(le)，只在等強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)判據(ju)下，可以節(jie)(jie)約(yue)鋼(gang)(gang)材，節(jie)(jie)約(yue)的(de)程度(du)(du)(du)(du)(du)與屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)比值也因載荷方(fang)式(shi)而不(bu)(bu)同，不(bu)(bu)能(neng)(neng)因為(wei)(wei)屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)(du)提(ti)高(gao)30％就認為(wei)(wei)能(neng)(neng)節(jie)(jie)約(yue)鋼(gang)(gang)材30％。若使用(yong)(yong)等剛度(du)(du)(du)(du)(du)判據(ju)，并不(bu)(bu)能(neng)(neng)節(jie)(jie)約(yue)鋼(gang)(gang)材。
②. 使用強(qiang)度(du)高的(de)鋼種(zhong)，若采(cai)用等(deng)(deng)剛(gang)度(du)判(pan)據，肯定會增(zeng)加成本(ben)；若采(cai)用等(deng)(deng)強(qiang)度(du)判(pan)據，是否有(you)經(jing)濟(ji)效益，取決于(yu)屈服(fu)強(qiang)度(du)的(de)比值及鋼材價格(ge)的(de)比值。
③. 對于(yu)交(jiao)通運輸，例如(ru)，車(che)輛、船舶(bo)等(deng)(deng)用鋼(gang)(gang)，為了減少(shao)運輸費用，增加(jia)運輸量，應該考慮采用等(deng)(deng)強度(du)相對重量和等(deng)(deng)剛度(du)相對重量。對于(yu)固(gu)定結(jie)構，例如(ru)，橋梁、房(fang)屋等(deng)(deng)，則應使用等(deng)(deng)強度(du)相對成本和等(deng)(deng)剛度(du)相對成本。至于(yu)改用鋼(gang)(gang)種所引(yin)起的經(jing)濟(ji)(ji)(ji)效益的分配，則隨經(jing)濟(ji)(ji)(ji)體制的不(bu)同（例如(ru)，計劃經(jing)濟(ji)(ji)(ji)、商品經(jing)濟(ji)(ji)(ji)等(deng)(deng)），而有不(bu)同方法(fa)。
④. 上面的(de)分(fen)析只考(kao)慮材料的(de)屈服強度(du)和變形(xing)，在(zai)下面，將結合(he)材料工藝綜合(he)地分(fen)析成本。若有低溫韌性(xing)(xing)、大氣腐蝕(shi)、可焊性(xing)(xing)、耐磨性(xing)(xing)等(deng)問題(ti)，則(ze)應(ying)參考(kao)性(xing)(xing)能選(xuan)材的(de)方(fang)法(fa)，將這些因素作為約束條件，或(huo)采(cai)用多目標的(de)選(xuan)材法(fa)。
2. 生產成(cheng)本法
從原(yuan)材(cai)料制(zhi)成(cheng)部件全過程的成(cheng)本分析，提供選材(cai)的另一種方法(fa)。
以前的廚具(ju)(ju)、炊具(ju)(ju)大(da)部分(fen)采用(yong)(yong)有色(se)金屬如鋁(lv)、銅或搪瓷等(deng)，而現(xian)在已基(ji)本被不(bu)(bu)銹鋼取(qu)代，不(bu)(bu)銹鋼不(bu)(bu)僅(jin)使用(yong)(yong)壽(shou)命長(chang)，而且美觀、價格低廉、無(wu)污染，生(sheng)產廢品易于回收(shou)再(zai)利(li)用(yong)(yong)。
下(xia)面提(ti)供幾(ji)個為了(le)降低(di)成本，應該考慮下(xia)述幾(ji)方面的問題(ti)。
①. 如果(guo)在某些高溫度環(huan)境中，當(dang)需要(yao)使用(yong)或計劃使用(yong)昂貴的高鎳合金的時候，可考慮(lv)能否(fou)用(yong)12Cr16Ni35（330）不銹鋼來代替以(yi)滿(man)足要(yao)求。
②. 可(ke)否用(yong)20Cr25Ni20（310）或(huo)16Cr23Ni13（309）來代替(ti)12Cr16Ni35（330），相比之下(xia)，這些鋼的高溫(wen)強度較低，但是對多(duo)種用(yong)途具有良好的性能。
③. 假如需(xu)要使用(yong)或計劃(hua)使用(yong)022Cr19Ni10（304L）不(bu)(bu)銹鋼，則要認真(zhen)考慮是(shi)否真(zhen)的(de)需(xu)要這種低碳(tan)品(pin)種。在022Cr19Ni10（304L）不(bu)(bu)銹鋼焊(han)接熱影響區，能夠(gou)保持充分的(de)非常有(you)效的(de)抗腐蝕(shi)性(xing)，但是(shi)有(you)時(shi)卻將(jiang)其用(yong)于與熱影響區腐蝕(shi)危險無關緊要的(de)地方，造成不(bu)(bu)必(bi)要的(de)浪費(fei)。
④. 在(zai)選用成形用不銹鋼(gang)時，可否(fou)用12Cr17Ni7（301）代(dai)替06Cr19Ni10（304），由于在(zai)絕大(da)多數(shu)情況(kuang)下，略微降低鉻(ge)和鎳的(de)含量并(bing)不會大(da)大(da)降低抗腐(fu)蝕性，所(suo)以唯一真正(zheng)的(de)決定因素是(shi)成形性能。
⑤. 如(ru)果(guo)用(yong)12Cr17Mn6Ni5N（201）不銹鋼代替 12Cr17Ni7（301）不銹鋼可(ke)(ke)以大大降低成本的話，雖然在(zai)200系列中(zhong)用(yong)錳代替鎳，但其抗腐蝕性(xing)能(neng)卻能(neng)滿(man)足多種用(yong)途。當然應(ying)考慮(lv)可(ke)(ke)成形性(xing)和外觀特點方面的差(cha)異。
⑥. 400系列(lie)中的(de)某(mou)種合(he)金可(ke)以用(yong)來代替Cr-Ni（300系列(lie)）或(huo)Cr-Mn-Ni（200系列(lie)）中的(de)某(mou)些鋼種，10Cr17（430）在許多用(yong)途中可(ke)以滿(man)足對其抗(kang)腐蝕性(xing)能的(de)要(yao)求，但應考(kao)慮(lv)加工過程(cheng)中遇到的(de)各(ge)種困難(nan)。
⑦. 可以用06Cr11Ti（409）或其(qi)他11％Cr合(he)金(jin)代替(ti)17％Cr合(he)金(jin)，這就會使抗腐(fu)蝕性能(neng)大(da)幅度下降，但是(shi)能(neng)否滿足使用要(yao)求才(cai)是(shi)關鍵。目前有幾種06Crl1Ti（409）的改進型，它們具有不同的耐(nai)腐(fu)蝕性能(neng)、表(biao)面(mian)質(zhi)量和可加工性。
⑧. 可以用某(mou)種(zhong)(zhong)不銹鋼代替其他金屬(shu)或(huo)非金屬(shu)材料，通(tong)常(chang)，這種(zhong)(zhong)改變可以用較低的(de)(de)成本(ben)實現(xian)較好的(de)(de)使用性(xing)能。但(dan)是(shi)，當考(kao)慮總(zong)成本(ben)而(er)不是(shi)只考(kao)慮原材料價(jia)格時(shi)，使用較高等級的(de)(de)不銹鋼通(tong)常(chang)會更為經(jing)濟。
五、多目標選材法(fa)
實際上(shang)選材(cai)是個多目標(biao)的決(jue)策問題(ti)，這些目標(biao)有成(cheng)本(ben)(ben)和性能(neng)兩類。成(cheng)本(ben)(ben)可分為變動成(cheng)本(ben)(ben)和固定成(cheng)本(ben)(ben)兩大(da)項。
前面將性(xing)能定義為：“材(cai)料(liao)的性(xing)能是一種參量，用于(yu)表征材(cai)料(liao)在(zai)給定外界條件下的行為”。
考慮(lv)到材料的(de)(de)應(ying)用(yong)，可將性能(neng)分(fen)為(wei)使用(yong)性能(neng)及(ji)工(gong)藝性能(neng)。應(ying)該指出，上(shang)述定義(yi)中的(de)(de)外界條件除了自然條件外，還(huan)應(ying)包括社(she)會條件，特別是(shi)人(ren)類的(de)(de)喜愛和社(she)會的(de)(de)選擇。
前(qian)面(mian)所討論的性能選材(cai)(cai)法(fa)(fa)和成本選材(cai)(cai)法(fa)(fa)，是將(jiang)多目(mu)標簡(jian)化(hua)為單(dan)目(mu)標，即性能或成本，為的是將(jiang)選材(cai)(cai)問(wen)題簡(jian)單(dan)化(hua)，實際上，性能本身也有(you)多目(mu)標。
如果(guo)將(jiang)價值工(gong)程用于材料(liao)的(de)選(xuan)(xuan)用，那(nei)么選(xuan)(xuan)材即(ji)可簡化為(wei)：“選(xuan)(xuan)擇(ze)能滿足部(bu)件(jian)對材料(liao)的(de)最低(di)要求(qiu)，而成本又是最低(di)的(de)材料(liao)”。這樣即(ji)可將(jiang)性(xing)能與成本的(de)要求(qiu)并稱為(wei)特性(xing)。
對(dui)于特(te)(te)性、要(yao)求(qiu)、性能等的確定(ding)是較為(wei)困難的，因(yin)為(wei)這需要(yao)依據(ju)科學知識和實際經驗(yan)進行判斷。例如，當對(dui)不(bu)銹(xiu)鋼和塑(su)料(liao)(liao)有(you)比較深(shen)入的了解后(hou)，在選擇(ze)洗衣(yi)(yi)機外(wai)殼材料(liao)(liao)時，就(jiu)一(yi)定(ding)會選用塑(su)料(liao)(liao)而不(bu)選用不(bu)銹(xiu)鋼。因(yin)為(wei)塑(su)料(liao)(liao)的特(te)(te)性就(jiu)足可(ke)以滿足洗衣(yi)(yi)機外(wai)殼的要(yao)求(qiu)，其(qi)性能可(ke)以超過不(bu)銹(xiu)鋼而成本卻遠遠低(di)于不(bu)銹(xiu)鋼。
