通常，將不銹鋼的使用條件、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(yao)確定不銹鋼的(de)使用條件(jian)，包括溫度(du)、介質成分、受力(li)狀態、制(zhi)作工藝、設計壽命、特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)。
隨后就是依據使(shi)用(yong)條(tiao)件，了解相關不銹鋼(gang)的性(xing)(xing)能(neng)、收集相關數據及資料，如室溫(wen)、高溫(wen)條(tiao)件下使(shi)用(yong)的力(li)學性(xing)(xing)能(neng)；腐蝕環境條(tiao)件使(shi)用(yong)耐腐蝕性(xing)(xing)能(neng)以及其工藝(yi)性(xing)(xing)能(neng)、物理性(xing)(xing)能(neng)、價(jia)格、供(gong)貨難(nan)易程度等。
在了解(jie)和收(shou)集不(bu)到相(xiang)關數據的(de)(de)情況下，可(ke)依據使用條件(jian)(jian)進行必要的(de)(de)實際經驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)、現(xian)場掛(gua)片(pian)試驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)或實驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)室模(mo)擬試驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)。如果(guo)沒有條件(jian)(jian)做(zuo)上述(shu)試驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)，也可(ke)采用相(xiang)似(si)條件(jian)(jian)的(de)(de)運行經驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)、現(xian)場掛(gua)片(pian)結果(guo)、實驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)室模(mo)擬實驗(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)、模(mo)擬體運行結果(guo)作(zuo)為(wei)選材的(de)(de)依據。
在上述程序中，使用條(tiao)件(jian)是(shi)決定(ding)選用不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)類別(bie)的(de)主導因素。例(li)如(ru)(ru)，如(ru)(ru)果使用溫(wen)度是(shi)在低溫(wen)條(tiao)件(jian)下，就不(bu)(bu)(bu)宜選用鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)；如(ru)(ru)果在300～500℃長(chang)期運行，也不(bu)(bu)(bu)宜選用雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和常規(gui)的(de)中、高(gao)鉻鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。如(ru)(ru)果要(yao)求(qiu)(qiu)無(wu)(wu)磁(ci)，那就只(zhi)能選擇(ze)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)；在要(yao)求(qiu)(qiu)高(gao)強(qiang)度，高(gao)硬(ying)度的(de)設備部件(jian)中，馬氏(shi)體(ti)和沉淀(dian)硬(ying)化(hua)(hua)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)唯一的(de)選擇(ze)；在既要(yao)求(qiu)(qiu)具有高(gao)的(de)強(qiang)度又(you)要(yao)求(qiu)(qiu)具有無(wu)(wu)磁(ci)性(xing)的(de)部件(jian)，就只(zhi)能選擇(ze)奧氏(shi)體(ti)型沉淀(dian)硬(ying)化(hua)(hua)型不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)或冷加工硬(ying)化(hua)(hua)的(de)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。
在(zai)鋼(gang)的(de)類型確定之后，可根據設備(bei)或部件(jian)對各種性能(neng)(neng)的(de)要(yao)求，選用相適(shi)應的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)牌(pai)號。通(tong)常都能(neng)(neng)選到合適(shi)的(de)牌(pai)號，當無(wu)相應牌(pai)號可選擇(ze)時，只能(neng)(neng)在(zai)耐(nai)蝕合金(jin)中(zhong)選擇(ze)或者研究新的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)牌(pai)號。
總的(de)來說，選用不銹鋼的(de)方法有性(xing)能法、成本(ben)法和多目標選材法等(deng)。
材(cai)(cai)料的(de)選用包括材(cai)(cai)料的(de)選擇(ze)和應(ying)用。
一、提出問題
1. 材料失(shi)效的主要方式為斷裂、腐(fu)蝕和磨損
為(wei)防(fang)止(zhi)失效事故的(de)發生(sheng)，就(jiu)需要依據失效原因，通過選用(yong)(yong)合適的(de)材料(liao)(liao)，采用(yong)(yong)恰當的(de)工藝，來防(fang)止(zhi)材料(liao)(liao)失效。這(zhe)類失效可(ke)能(neng)發生(sheng)在(zai)使用(yong)(yong)過程中，也可(ke)能(neng)發生(sheng)在(zai)生(sheng)產加工階段(duan)，這(zhe)就(jiu)會涉(she)及材料(liao)(liao)的(de)使用(yong)(yong)性能(neng)和工藝性能(neng)。解決這(zhe)類選材問題(ti)需要運用(yong)(yong)材料(liao)(liao)的(de)應用(yong)(yong)和失效、材料(liao)(liao)的(de)使用(yong)(yong)性能(neng)和材料(liao)(liao)的(de)工藝性能(neng)等(deng)方(fang)面的(de)知識。
2. 材料的選擇(ze)
當(dang)然是選(xuan)擇成本最低(di)(di)而(er)又滿足最低(di)(di)使(shi)用(yong)性能(neng)的(de)材(cai)(cai)料(liao)，這是價(jia)值(zhi)工程在材(cai)(cai)料(liao)問題(ti)上(shang)的(de)應用(yong)，也是個多目(mu)標的(de)決策問題(ti)。材(cai)(cai)料(liao)要(yao)選(xuan)用(yong)成本低(di)(di)廉的(de)，并能(neng)滿足最低(di)(di)使(shi)用(yong)性能(neng)要(yao)求材(cai)(cai)料(liao)的(de)，也就是性價(jia)比最高的(de)材(cai)(cai)料(liao)。
適應科(ke)(ke)技(ji)、社(she)會和市(shi)場(chang)的發(fa)展，選擇材(cai)料(liao)，這是帶戰(zhan)略性的選材(cai)問(wen)題。例如(ru)(ru)，最新(xin)科(ke)(ke)技(ji)成果的應用(yong)(yong)；社(she)會條件的限制(zhi)，如(ru)(ru)資(zi)源和環(huan)保的限制(zhi)；市(shi)場(chang)預測(ce)，消費(fei)者對產(chan)品(pin)式樣的喜好和購買力影響(xiang)(xiang)了產(chan)品(pin)的檔(dang)次，從而(er)影響(xiang)(xiang)了對材(cai)料(liao)的選用(yong)(yong)，這些問(wen)題有賴于(yu)對市(shi)場(chang)要求的判斷，涉及(ji)心理學、技(ji)術美學、預測(ce)學等方(fang)面知識。
不(bu)銹鋼的選(xuan)用(yong)不(bu)可避免地會(hui)遇到上(shang)述(shu)問(wen)題(ti)(ti)。綜上(shang)所述(shu)，不(bu)銹鋼的選(xuan)用(yong)是(shi)一種(zhong)較(jiao)為復雜的判斷問(wen)題(ti)(ti)，特別是(shi)大宗不(bu)銹鋼的選(xuan)用(yong)，需要應用(yong)材料系統中決策方面技術，即在明確問(wen)題(ti)(ti)的基(ji)礎上(shang)，然后分析問(wen)題(ti)(ti)，最后提出(chu)選(xuan)用(yong)方案。
二(er)、材料選擇的步驟
不銹鋼材料(liao)選擇應遵(zun)循的順序是：使用條件評(ping)價(jia)→設計評(ping)價(jia)→材料(liao)選擇→材料(liao)成本評(ping)價(jia)→相關規范。
選(xuan)用(yong)(yong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)時，首先(xian)要(yao)明確(que)使用(yong)(yong)環境對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的要(yao)求，即耐腐蝕(shi)性(xing)、耐熱性(xing)及機械性(xing)能等；其次才是考查綜合(he)成(cheng)本。例如，包括(kuo)原材(cai)料成(cheng)本、加工(gong)成(cheng)本和廢品等。當(dang)較(jiao)為便宜的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，具有上述所需的性(xing)能的，無疑選(xuan)用(yong)(yong)便宜的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是最佳選(xuan)擇。如果用(yong)(yong)量非常大時，專門為此設計(ji)一新鋼(gang)種，來滿足需要(yao)，那(nei)也值得和合(he)算的。
1. 材料使用(yong)條件的評價
材(cai)料選擇的(de)(de)(de)第(di)一步是全面評價由所選用(yong)的(de)(de)(de)不銹鋼材(cai)料制作成的(de)(de)(de)零部(bu)件在工藝(yi)環境和設備的(de)(de)(de)使用(yong)條件下(xia)，能否滿足如(ru)使用(yong)溫度、壓力和流體的(de)(de)(de)狀態的(de)(de)(de)要求。為此(ci)需要掌握如(ru)下(xia)的(de)(de)(de)工藝(yi)數據。
①. 使用環境-操(cao)作介質(zhi)的(de)性質(zhi)和成分、水的(de)化學(xue)性質(zhi)、蒸汽質(zhi)量、溶液(ye)的(de)組分及濃度、傳導率(lv)、pH值、通風、雜質(zhi)等。
②. 壓力-平(ping)均值(zhi)和范(fan)圍，恒定或交替變化(hua)，內(nei)部載荷(he)或外部載荷(he)。
③. 溫度(du)-平均值和范圍，恒定或變量，熱梯(ti)度(du)和熱振動(dong)。
④. 速(su)度(du)-流動速(su)率，線性(xing)速(su)度(du)，名義速(su)度(du)和范圍，攪動程度(du)，湍流等。
要想選擇滿(man)意的材(cai)料(liao)性能，除了使用溫(wen)度和(he)壓力外(wai)，還必須考慮其他因素，如啟動和(he)關閉、間歇操作、瞬時現象、壓力沖擊及(ji)系統的瞬間失效。
2. 設計的(de)評價
使用條件評價完之后(hou)(hou)，隨之其后(hou)(hou)，則需要依據(ju)材料考(kao)慮設(she)(she)備設(she)(she)計和(he)(he)各(ge)種零(ling)部件的類型、尺寸(cun)、配合和(he)(he)服(fu)役期間的臨界狀態。同時還要根(gen)據(ju)所選用的材料考(kao)慮各(ge)種加工(gong)制(zhi)造(zao)技術的可行性，如鍛造(zao)、冷熱(re)成形、機加工(gong)和(he)(he)焊接等。
3. 材(cai)料的評估
材料(liao)的(de)(de)評估包括材料(liao)的(de)(de)性能(neng)和冶金(jin)方(fang)面的(de)(de)試驗，含金(jin)屬(shu)連接(jie)在(zai)內的(de)(de)加工性的(de)(de)檢測以及在(zai)實驗室和現場(chang)試驗中材料(liao)的(de)(de)適(shi)用(yong)性。材料(liao)的(de)(de)耐蝕(shi)性評估將進一步討論(lun)。
a. 材料試(shi)驗
除了用化學分析(xi)檢(jian)查材(cai)料(liao)的(de)成分以(yi)外(wai)，通(tong)常對(dui)所(suo)選定(ding)(ding)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)進行(xing)表(biao)觀檢(jian)查和(he)力學試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)以(yi)及確定(ding)(ding)原材(cai)料(liao)是否滿足每個規(gui)定(ding)(ding)的(de)要求。另(ling)外(wai)需要對(dui)焊(han)接(jie)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)進行(xing)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)以(yi)評定(ding)(ding)焊(han)接(jie)質量。其中力學試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)有拉伸(shen)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)、彎曲試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)、沖擊試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)等。材(cai)料(liao)截(jie)面試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)的(de)金(jin)相(xiang)(xiang)檢(jian)查提供含夾雜物材(cai)料(liao)與(yu)純凈度相(xiang)(xiang)關(guan)的(de)信(xin)息，并(bing)提供金(jin)相(xiang)(xiang)結構及晶粒尺寸。對(dui)于(yu)焊(han)接(jie)部位，類似(si)的(de)檢(jian)查可以(yi)檢(jian)驗(yan)(yan)(yan)出焊(han)接(jie)缺(que)陷，如夾雜物、孔隙度、裂紋及不符(fu)合要求的(de)焊(han)接(jie)技術等。這(zhe)些試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)對(dui)材(cai)料(liao)本身是典型的(de)破壞性試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。
b. 材料耐(nai)蝕性的評估和選(xuan)擇
材料(liao)的選(xuan)用(yong)，愈來愈習慣用(yong)模擬環境試驗(yan)(yan)的數據(ju)作為(wei)依據(ju)來選(xuan)擇材料(liao)以防止(zhi)腐蝕(shi)(shi)，包括高溫腐蝕(shi)(shi)。這些試驗(yan)(yan)包括：腐蝕(shi)(shi)掛(gua)片試驗(yan)(yan)；熱質量分(fen)析（TGA）；動態燃(ran)燒室(shi)的研(yan)究(jiu)；熱循(xun)環；實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)玻璃器皿的試驗(yan)(yan)；現場試驗(yan)(yan)。
c. 材料(liao)的功能要(yao)求
①. 強度(du)
強度(du)(du)包括多(duo)個力(li)學性(xing)能，最(zui)(zui)常用來指拉伸強度(du)(du)和屈服強度(du)(du)。可以利用應(ying)力(li)-應(ying)變曲線(xian)來理解(jie)它(ta)們(men)。其他相關的(de)強度(du)(du)還包括壓縮、彎曲、剪(jian)切和扭轉強度(du)(du)。在條件(jian)(jian)許(xu)可情況(kuang)下最(zui)(zui)好使用高強度(du)(du)的(de)材料以減少(shao)零(ling)件(jian)(jian)的(de)厚(hou)度(du)(du)。
②. 疲勞強度(du)
疲勞是指由循(xun)環應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)造(zao)成金屬(shu)(shu)斷裂的(de)(de)(de)失效。常見(jian)的(de)(de)(de)例子包(bao)括遠低于(yu)拉(la)伸強度的(de)(de)(de)速變應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)。當應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)增大(da)時，引起(qi)失效所需要的(de)(de)(de)循(xun)環次數(shu)就(jiu)減少。習慣上繪制金屬(shu)(shu)應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)和循(xun)環次數(shu)曲線(xian)（S-N），如圖4-3所示(shi)。曲線(xian)由應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)相對于(yu)循(xun)環次數(shu)的(de)(de)(de)對數(shu)來描繪。對于(yu)一個給定的(de)(de)(de)較大(da)循(xun)環次數(shu)，通常在低于(yu)某應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)值(zhi)的(de)(de)(de)情(qing)況下不(bu)發生失效，這個應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)值(zhi)就(jiu)稱為疲勞極限。因(yin)為以保(bao)持(chi)正常的(de)(de)(de)應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)不(bu)高(gao)于(yu)疲勞極限的(de)(de)(de)應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)防(fang)止變形和斷裂，所以疲勞失效幾(ji)乎總是伴隨著突變、缺口、沖擊(ji)、殘余應(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)存在而發生。
疲(pi)勞(lao)失效常(chang)常(chang)發生在(zai)焊接接頭，因(yin)為采(cai)用(yong)焊接接頭，這(zhe)樣的設計(ji)(ji)會出現明顯(xian)的應力(li)集中(zhong)效應。有利于耐疲(pi)勞(lao)的材(cai)料特性和(he)設計(ji)(ji)特性有，利用(yong)合(he)金化(hua)或熱處理來(lai)提高拉伸(shen)強度；減少工件的厚度，使(shi)用(yong)拋光表(biao)面(mian)，降(jiang)低(di)設計(ji)(ji)應力(li)，細化(hua)材(cai)料的晶粒尺(chi)寸(cun)，消除材(cai)料的冶金缺陷和(he)殘余應力(li)，減輕表(biao)面(mian)存在(zai)壓(ya)應力(li)，減少助長腐蝕和(he)疲(pi)勞(lao)的環境，并且采(cai)用(yong)金屬覆蓋(gai)層，如Cr、Ni或Cd（鎘）鍍(du)層，這(zhe)是(shi)因(yin)為鍍(du)層中(zhong)的微裂(lie)紋有可能會降(jiang)低(di)疲(pi)勞(lao)強度。
③. 脆(cui)性(xing)斷(duan)裂
脆(cui)性斷(duan)裂(lie)(lie)是在(zai)低于(yu)屈服(fu)強(qiang)度的(de)(de)(de)(de)正常應(ying)力(li)(li)下，由(you)于(yu)裂(lie)(lie)紋的(de)(de)(de)(de)快速擴展而(er)造成的(de)(de)(de)(de)失效。絕(jue)大(da)多數的(de)(de)(de)(de)脆(cui)性斷(duan)裂(lie)(lie)發生在(zai)具有體心立(li)方(fang)（bcc）晶格(ge)結構的(de)(de)(de)(de)金屬中(zhong)，特別是鐵素體不(bu)銹鋼(gang)，不(bu)僅(jin)在(zai)低于(yu)臨界拉(la)(la)伸(shen)強(qiang)度，甚(shen)至低于(yu)屈服(fu)強(qiang)度的(de)(de)(de)(de)情況下就會(hui)發生完全的(de)(de)(de)(de)斷(duan)裂(lie)(lie)。鋼(gang)發生脆(cui)性斷(duan)裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)條件如下：本身存在(zai)缺陷(xian)；缺陷(xian)處(chu)存在(zai)殘余拉(la)(la)伸(shen)應(ying)力(li)(li)與工作載荷(he)引(yin)起的(de)(de)(de)(de)拉(la)(la)伸(shen)應(ying)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)交匯，如果應(ying)力(li)(li)是三維方(fang)向就更為嚴重；足夠低的(de)(de)(de)(de)溫度；還原處(chu)理、成分、軋制(zhi)操(cao)作和(he)后(hou)續(xu)的(de)(de)(de)(de)熱(re)處(chu)理等冶金因素；韌(ren)性；蠕(ru)變；耐熱(re)性；熱(re)和(he)腐蝕；耐蝕性；氫腐蝕；加工性。
④. 韌性(xing)
材(cai)料的(de)(de)韌(ren)性就是指材(cai)料斷(duan)裂(lie)之前吸(xi)收(shou)能量和(he)塑性變(bian)形(xing)的(de)(de)能力(li)，韌(ren)性是用材(cai)料成形(xing)和(he)斷(duan)裂(lie)期(qi)間吸(xi)收(shou)的(de)(de)能量來衡(heng)量的(de)(de)。它(ta)是最重(zhong)要的(de)(de)低溫力(li)學(xue)性能而不(bu)是強度(du)。缺口的(de)(de)韌(ren)性受(shou)化學(xue)成分、微(wei)觀組織、晶粒(li)尺寸、晶粒(li)生長的(de)(de)模式、截面尺寸、冷熱(re)加工的(de)(de)溫度(du)、加工方法(fa)和(he)表面狀況如(ru)滲(shen)碳和(he)脫碳等影響。
基(ji)本試(shi)(shi)驗(yan)(yan)：最普通的韌(ren)性(xing)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)是采用帶缺口的試(shi)(shi)樣，通常通過沖擊試(shi)(shi)驗(yan)(yan)測(ce)量缺口韌(ren)性(xing)，或(huo)在(zai)相對(dui)較低的應變速(su)率下測(ce)量斷裂韌(ren)性(xing)。沖擊試(shi)(shi)驗(yan)(yan)可揭示材料的低溫(wen)強度(du)、韌(ren)性(xing)不足和脆(cui)性(xing)，這(zhe)些試(shi)(shi)驗(yan)(yan)特別(bie)適(shi)合鐵(tie)素體材料，可以(yi)顯示韌(ren)性(xing)向脆(cui)性(xing)的轉(zhuan)變。
⑤. 耐蝕性
金屬和合金的(de)(de)破壞大(da)多是由腐(fu)蝕(shi)造成的(de)(de)。實際上(shang)對(dui)于所有包含(han)一系列基本操(cao)作的(de)(de)工(gong)藝過(guo)程來說，設備、換熱(re)器、管(guan)道構(gou)(gou)(gou)件或其他系統構(gou)(gou)(gou)件的(de)(de)失效就意(yi)味(wei)著停工(gong)、昂貴(gui)的(de)(de)維修和更換構(gou)(gou)(gou)件，因此壓力容器和換熱(re)器的(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)(gou)材料應(ying)該在使(shi)用環境中(zhong)具(ju)有合適的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速率。另外注意(yi)由周圍(wei)氣氛引起(qi)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。
d. 根(gen)據耐蝕性的(de)條件來選擇材料良好的(de)搭(da)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(shi)效
盡管材料(liao)選擇已經是十分(fen)認真了，并且有時還進一(yi)步采(cai)用了防腐蝕(shi)方法，但少數(shu)意外的(de)(de)失效(xiao)總還會發(fa)生(sheng)(sheng)。導(dao)致意外腐蝕(shi)失效(xiao)的(de)(de)原因可能(neng)為以下(xia)一(yi)種(zhong)(zhong)或幾種(zhong)(zhong)：使用了帶(dai)有缺陷的(de)(de)材料(liao)；設計不(bu)合理(li)；不(bu)正(zheng)常(chang)的(de)(de)操作；制造不(bu)當和檢(jian)驗不(bu)充分(fen)；維護不(bu)適當。所以采(cai)取一(yi)定的(de)(de)預(yu)防措施，是避免(mian)腐蝕(shi)失效(xiao)發(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)有效(xiao)辦法。
f. 氫腐蝕
氫(qing)(qing)腐蝕是在高(gao)于220～243℃溫度的(de)含氫(qing)(qing)環境中，碳鋼(gang)和低合金鋼(gang)的(de)損傷機制，一般不被人們所關(guan)注。室溫下鋼(gang)制容器(qi)當然(ran)是可以處理(li)高(gao)壓氫(qing)(qing)的(de)。但在較高(gao)的(de)溫度下，氫(qing)(qing)能擴散(san)到鋼(gang)中與碳原(yuan)子反應生成甲(jia)烷氣體
2H2+FeC→CH4+Fe
高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)下，氫能(neng)夠(gou)與間(jian)隙固溶(rong)體中的碳(tan)(tan)(tan)反應(ying)，導致初(chu)始脫(tuo)碳(tan)(tan)(tan)，接著在晶界產生不穩定的碳(tan)(tan)(tan)化物(wu)(wu)，形成甲烷(wan)氣泡。由于甲烷(wan)不能(neng)從(cong)鋼(gang)中擴(kuo)散出去(qu)，它的積(ji)聚引起開裂和鼓泡，從(cong)而使鋼(gang)材失(shi)去(qu)韌(ren)性導致最終(zhong)失(shi)效。解決(jue)這(zhe)個問題就需要穩定鋼(gang)中的碳(tan)(tan)(tan)化物(wu)(wu)組成、形態(tai)和分布(bu)。
氫腐蝕(shi)的(de)(de)防護(hu)。根據(ju)實(shi)際經驗防止氫腐蝕(shi)的(de)(de)唯一可行的(de)(de)方法，就是(shi)使用耐(nai)這(zhe)種破壞形(xing)式的(de)(de)鋼(gang)。因為所有的(de)(de)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)都含(han)有高Cr，穩定了鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)碳化物組成(cheng)、形(xing)態和分布，所以耐(nai)高溫氫損傷(shang)。因此，作(zuo)為另一種防腐蝕(shi)措施，通常在低(di)合金鋼(gang)容器的(de)(de)內表面襯(chen)一層不銹(xiu)鋼(gang)，是(shi)一個經濟實(shi)用的(de)(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(shu)連接的(de)(de)焊接工(gong)(gong)(gong)藝及焊后熱處(chu)理的(de)(de)難(nan)易性。并不是(shi)所(suo)有(you)的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)車間在技術上都(dou)有(you)能力正確(que)地處(chu)理較復雜的(de)(de)材料。因(yin)此用戶要(yao)了(le)解(jie)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)者的(de)(de)能力，這是(shi)最基本的(de)(de)。另外，先進加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)技術需要(yao)更高級(ji)的(de)(de)檢驗標準來(lai)判斷(duan)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)是(shi)否符合要(yao)求。
4. 成(cheng)本(ben)核算
在材料(liao)的選(xuan)擇中，選(xuan)用(yong)是(shi)實用(yong)性和成本兩矛盾統(tong)一的最終(zhong)結果，可用(yong)性價比來(lai)表示。
人們(men)常說“物(wu)美價(jia)廉”和(he)“優質優價(jia)”，這分別是(shi)材(cai)(cai)料(liao)消(xiao)(xiao)費者(zhe)(zhe)和(he)材(cai)(cai)料(liao)生(sheng)(sheng)產(chan)者(zhe)(zhe)各自傾向性(xing)的(de)愿望，材(cai)(cai)料(liao)消(xiao)(xiao)費者(zhe)(zhe)希望自己(ji)所選(xuan)用(yong)的(de)材(cai)(cai)料(liao)是(shi)“物(wu)美價(jia)廉”的(de)；材(cai)(cai)料(liao)生(sheng)(sheng)產(chan)者(zhe)(zhe)希望自己(ji)的(de)產(chan)品能夠“優質優價(jia)”，但(dan)只有雙方都有經濟效益，方能使整(zheng)個社會有效益。
以選用(yong)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)不(bu)銹鋼為例(li)，如(ru)果不(bu)考慮其他因(yin)素(su)，選擇(ze)材料(liao)時應(ying)考慮下面兩個方面，一是(shi)最(zui)低(di)的(de)成本，即選擇(ze)低(di)成本的(de)材料(liao)，并定期(qi)更換(huan)或(huo)采取防腐(fu)措施；二是(shi)高成本腐(fu)蝕(shi)(shi)最(zui)小，也(ye)就(jiu)是(shi)不(bu)考慮成本，而選擇(ze)最(zui)昂貴耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)材料(liao)，其結果是(shi)使(shi)用(yong)周期(qi)長，可以免于頻繁地維修(xiu)。
在廉價(jia)(jia)材(cai)料(liao)與高價(jia)(jia)材(cai)料(liao)之間(jian)，一般會(hui)認為(wei)選(xuan)用高級的(de)(de)(de)(de)結構材(cai)料(liao)產品，成(cheng)(cheng)本(ben)一定是較高的(de)(de)(de)(de)，因(yin)而制造商會(hui)刻意(yi)選(xuan)擇廉價(jia)(jia)低(di)成(cheng)(cheng)本(ben)的(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)，以求(qiu)用最低(di)的(de)(de)(de)(de)生產成(cheng)(cheng)本(ben)，獲得(de)競爭性的(de)(de)(de)(de)產品標價(jia)(jia)。然(ran)而這種做(zuo)法(fa)并不完全是正確的(de)(de)(de)(de)。因(yin)為(wei)，提高材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)工藝性能，通常會(hui)提高單位質量的(de)(de)(de)(de)費用。選(xuan)用性能好的(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)，雖(sui)然(ran)材(cai)料(liao)成(cheng)(cheng)本(ben)高一些(xie)，但就整個設備的(de)(de)(de)(de)總體費用而言往往會(hui)低(di)一些(xie)。因(yin)此，由于下(xia)列因(yin)素，使節省成(cheng)(cheng)本(ben)成(cheng)(cheng)為(wei)可能。
①. 需(xu)要較少的材料(liao)；
②. 較短(duan)的熱處理周期；
③. 較少(shao)的焊接(jie)時間和較少(shao)的焊接(jie)填充材料；
④. 較低的運費；
⑤. 在(zai)運輸和安裝(zhuang)過程中，現場的處理要求(qiu)更簡單。
5. 使用(yong)過(guo)程中可能的失效模式和破壞(huai)形式
在(zai)使用過(guo)程中發生(sheng)的(de)失效(xiao)(xiao)可能源于(yu)材(cai)料的(de)使用應力(li)高于(yu)安全應力(li)而(er)引起的(de)過(guo)載或者(zhe)在(zai)應力(li)集(ji)中處產(chan)生(sheng)的(de)局部變(bian)(bian)形。大多數情況下(xia)(xia)(xia)失效(xiao)(xiao)模式取決(jue)于(yu)材(cai)料在(zai)最終(zhong)狀(zhuang)態(tai)下(xia)(xia)(xia)的(de)性(xing)(xing)能。如承壓下(xia)(xia)(xia)的(de)失效(xiao)(xiao)模式可能是：過(guo)度的(de)彈(dan)性(xing)(xing)變(bian)(bian)形和(he)(he)彈(dan)性(xing)(xing)失穩；塑性(xing)(xing)失穩，變(bian)(bian)形和(he)(he)破(po)裂；脆性(xing)(xing)斷裂；疲勞失效(xiao)(xiao)；蠕變(bian)(bian)變(bian)(bian)形和(he)(he)蠕變(bian)(bian)破(po)壞(huai)；環境(jing)破(po)壞(huai)如腐蝕(shi)和(he)(he)氫損傷。
大(da)部(bu)分使用(yong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)失(shi)效(xiao)涉及(ji)在(zai)應力(li)集中(zhong)(zhong)區缺(que)陷(xian)處裂(lie)紋的(de)(de)萌生。在(zai)焊(han)接(jie)結構中(zhong)(zhong)，焊(han)接(jie)缺(que)陷(xian)是相當普遍(bian)(bian)的(de)(de)，甚至是不可避(bi)免(mian)的(de)(de)。因此不僅在(zai)設(she)計中(zhong)(zhong)要(yao)防止過(guo)(guo)載，而且要(yao)避(bi)免(mian)由脆性(xing)斷裂(lie)、疲(pi)勞(lao)、蠕變和(he)腐(fu)蝕可能引起的(de)(de)低應力(li)失(shi)效(xiao)。通(tong)過(guo)(guo)材料(liao)的(de)(de)選(xuan)(xuan)(xuan)擇以及(ji)限制(zhi)主應力(li)加二次應力(li)來(lai)(lai)避(bi)免(mian)過(guo)(guo)度的(de)(de)彈(dan)性(xing)變形和(he)彈(dan)性(xing)失(shi)穩；通(tong)過(guo)(guo)限制(zhi)主應力(li)加二次應力(li)來(lai)(lai)避(bi)免(mian)塑性(xing)失(shi)穩；通(tong)過(guo)(guo)正確地選(xuan)(xuan)(xuan)材、制(zhi)造、檢(jian)(jian)驗、檢(jian)(jian)查斷口韌性(xing)等(deng)來(lai)(lai)避(bi)免(mian)脆性(xing)斷裂(lie)。在(zai)壓力(li)容器和(he)換熱(re)器中(zhong)(zhong)很(hen)少出(chu)現由普遍(bian)(bian)腐(fu)蝕引起的(de)(de)失(shi)效(xiao)，因為設(she)計者意識到普遍(bian)(bian)腐(fu)蝕的(de)(de)可能，并通(tong)常采用(yong)腐(fu)蝕裕量或選(xuan)(xuan)(xuan)擇耐(nai)腐(fu)蝕的(de)(de)材料(liao)。然而，某些環(huan)境中(zhong)(zhong)可能發(fa)生應力(li)腐(fu)蝕開裂(lie)，在(zai)設(she)計和(he)選(xuan)(xuan)(xuan)材時應避(bi)免(mian)可能發(fa)生這種(zhong)失(shi)效(xiao)。
6. 設(she)備的設(she)計(ji)特性
a. 維(wei)修
為了使設(she)備(bei)(bei)便(bian)于維(wei)修，在設(she)計階段就應該很好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)了解設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)定環境和特(te)殊要(yao)求。在設(she)計中必須考慮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一些與維(wei)修相關的(de)(de)(de)(de)(de)(de)項(xiang)目(mu)，包括更換某些構件所需(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)拉動空(kong)間，如拉動熱交換器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)管束所需(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)間等，裝卸(xie)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)，預(yu)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)清理方法和所需(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)，容(rong)易更換構件，監控腐蝕和積垢的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力，現場焊(han)接的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)以及停工期檢查(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)和可用(yong)性。
b. 安全保險的特性
安(an)全保險(xian)的設(she)計(ji)概念不僅要清(qing)楚地(di)認識(shi)到制造的局限性，而且要為操(cao)作提供較大(da)的安(an)全空(kong)間(jian)，這個概念與(yu)斷裂(lie)力學的研究相關。在設(she)計(ji)一(yi)個設(she)備的各(ge)個部(bu)分時(shi)要有安(an)全保險(xian)的特(te)性，一(yi)般按下(xia)列(lie)幾(ji)個方面(mian)考慮：判斷結構中疲勞裂(lie)紋可能(neng)擴(kuo)展的點；確(que)定(ding)可能(neng)有的最(zui)小裂(lie)紋尺(chi)寸(cun)(cun)；確(que)定(ding)可能(neng)有的最(zui)大(da)裂(lie)紋尺(chi)寸(cun)(cun)，該尺(chi)寸(cun)(cun)與(yu)最(zui)大(da)破壞程度及可能(neng)有的最(zui)小裂(lie)紋與(yu)臨界裂(lie)紋尺(chi)寸(cun)(cun)之間(jian)的載荷(he)相關。
c. 檢查的通道
壓力(li)容(rong)器(qi)的(de)(de)設計應該提供(gong)檢(jian)驗人(ren)員(yuan)進入(ru)容(rong)器(qi)檢(jian)查(cha)腐蝕損傷(shang)的(de)(de)通道。有(you)足夠的(de)(de)直徑讓(rang)人(ren)進入(ru)的(de)(de)容(rong)器(qi)應該有(you)可移動的(de)(de)內部構件，以允許進入(ru)人(ren)員(yuan)通向容(rong)器(qi)的(de)(de)所有(you)部位(wei)。
d. 安全性
壓力容器和(he)換(huan)熱器的安(an)全操(cao)作(zuo)需要保(bao)守的設計和(he)標準指定(ding)的習慣做法，并(bing)使(shi)(shi)用規范、標準中所許可(ke)的材料。對(dui)換(huan)熱器和(he)壓力容器，視安(an)全性(xing)壓倒(dao)一(yi)切的原因是避免可(ke)能對(dui)人類、經濟和(he)環(huan)境等(deng)方面產生災難性(xing)的失效。為了確(que)(que)保(bao)安(an)全，應(ying)該按(an)照設計精(jing)確(que)(que)地制造設備(bei)并(bing)充分地監(jian)督檢查，以保(bao)證和(he)設計規范相(xiang)符。同時要正(zheng)確(que)(que)使(shi)(shi)用和(he)操(cao)作(zuo)設備(bei)。
e. 設備壽命
為(wei)了(le)(le)獲得(de)投資帶來的(de)利(li)潤，也(ye)為(wei)了(le)(le)使生產(chan)連續地(di)進行，設備(bei)構件及(ji)設備(bei)本身應(ying)該具有適當的(de)壽(shou)命。構件的(de)壽(shou)命取決(jue)于(yu)設計、結(jie)構材(cai)(cai)料(liao)的(de)性能和它們(men)與(yu)使用(yong)環境之間的(de)相互(hu)作(zuo)用(yong)以及(ji)制(zhi)造和檢查(cha)的(de)影響(xiang)，還(huan)包括(kuo)操作(zuo)、維(wei)修等的(de)影響(xiang)。為(wei)了(le)(le)獲得(de)滿(man)意的(de)壽(shou)命，設備(bei)的(de)結(jie)構材(cai)(cai)料(liao)要(yao)承受(shou)住設計應(ying)力(li)、磨損、使用(yong)中的(de)腐(fu)蝕(shi)。在設計階段，腐(fu)蝕(shi)問題同其(qi)他的(de)操作(zuo)條件和設計參數(shu)如(ru)壓力(li)、溫度和速度一樣重要(yao)。為(wei)了(le)(le)獲得(de)最佳的(de)使用(yong)壽(shou)命，不銹鋼選材(cai)(cai)要(yao)基于(yu)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)的(de)觀點。要(yao)向材(cai)(cai)料(liao)供應(ying)商索取簡明(ming)(ming)而清晰(xi)的(de)材(cai)(cai)料(liao)質量(liang)保證書面說明(ming)(ming)，確保供應(ying)的(de)材(cai)(cai)料(liao)正(zheng)確。設計說明(ming)(ming)書內(nei)要(yao)有材(cai)(cai)料(liao)的(de)耐(nai)蝕(shi)性。
f. 構件壽(shou)命(ming)
以熱交(jiao)換器(qi)(qi)為例，熱交(jiao)換器(qi)(qi)的(de)殼體、管箱和管板應(ying)該(gai)被(bei)設(she)計(ji)至少使(shi)用(yong)(yong)10年(nian)或是(shi)原有管束的(de)壽(shou)命另加(jia)兩(liang)個更換管束的(de)周期(qi)(qi)。選擇的(de)初始(shi)管子應(ying)該(gai)至少使(shi)用(yong)(yong)兩(liang)個運(yun)轉周期(qi)(qi)或5年(nian)，除(chu)非(fei)個別特(te)殊(shu)環(huan)境的(de)熱交(jiao)換器(qi)(qi)，可(ke)能是(shi)只有較短的(de)預期(qi)(qi)壽(shou)命。可(ke)是(shi)，這(zhe)些規定不適用(yong)(yong)于(yu)核能熱交(jiao)換器(qi)(qi)和壓力(li)容(rong)器(qi)(qi)。
由于不(bu)銹鋼類(lei)型(xing)多(duo)，列入標準的(de)(de)(de)(de)(de)牌號多(duo)達一(yi)百多(duo)種，同時(shi)還有大量廣泛使用的(de)(de)(de)(de)(de)非標準牌號，每一(yi)種不(bu)銹鋼都有自己(ji)特定的(de)(de)(de)(de)(de)性能、功能和使用范圍。因此，正確(que)、恰當(dang)地選擇合適的(de)(de)(de)(de)(de)鋼種難(nan)度很大。這是(shi)因為它涉及的(de)(de)(de)(de)(de)材料(liao)學、腐(fu)蝕學以(yi)及工(gong)程學等多(duo)種學科(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)專門知識。除(chu)此以(yi)外，工(gong)程經驗是(shi)合理選用不(bu)銹鋼不(bu)可(ke)缺(que)少的(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)條(tiao)件。
通過(guo)合理地選擇(ze)、正確使用(yong)，使不銹鋼(gang)(gang)材料(liao)的特性和(he)功(gong)能(neng)，在(zai)使用(yong)中得到充分體現和(he)發揮，進而延長不銹鋼(gang)(gang)零部件的使用(yong)壽(shou)命，
保(bao)證(zheng)不銹鋼零部件(jian)、模(mo)具和機械設(she)備的高精度。這正(zheng)是不銹鋼工作者應盡(jin)的職責。
三(san)、性能選材法
性(xing)能(neng)選用法包括使(shi)用性(xing)能(neng)和工藝性(xing)能(neng)。
1. 使用性能
人們一(yi)般(ban)慣于(yu)從各種材料手冊中(zhong)查閱和比較各種材料的性能，然后(hou)選用(yong)。近年來，由(you)于(yu)計(ji)算機的普遍(bian)應(ying)用(yong)，已將這些性能匯編為數據(ju)庫，便于(yu)檢索和專家系統調(diao)用(yong)。
若(ruo)有(you)兩種主(zhu)要性(xing)能時，則可應用“坐標分類法”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(que)保(bao)使(shi)用(yong)性能和使(shi)用(yong)安全，選用(yong)時(shi)可(ke)以(yi)提高一級或幾級使(shi)用(yong)。已經使(shi)用(yong)10Cr17（17％Cr）型(xing)的(de)(de)地方(fang)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)Cr-Ni鋼18-8型(xing)，已經使(shi)用(yong)06Cr11Ti型(xing)的(de)(de)地方(fang)有時(shi)也(ye)可(ke)用(yong)10Cr17型(xing)。另外(wai)還許多(duo)在成分方(fang)面的(de)(de)改型(xing)鋼種并沒有在上述表(biao)示(shi)出來(lai)。
2. 工藝(yi)性能
前面的有關章節已經介紹了不銹鋼焊接性(xing)(xing)、切削性(xing)(xing)、熱加工性(xing)(xing)及深沖性(xing)(xing)等工藝性(xing)(xing)能(neng)，可(ke)參(can)閱。
在(zai)使用(yong)(yong)性(xing)能(neng)(neng)滿足要求后(hou)，工(gong)藝性(xing)能(neng)(neng)選(xuan)材時，關注點主要是(shi)加(jia)(jia)工(gong)性(xing)能(neng)(neng)和加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)本(ben)(ben)。即在(zai)較低的加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)本(ben)(ben)下完成(cheng)加(jia)(jia)工(gong)的可行性(xing)。當所選(xuan)材料的使用(yong)(yong)性(xing)能(neng)(neng)，能(neng)(neng)滿足要求，但不能(neng)(neng)加(jia)(jia)工(gong)或加(jia)(jia)工(gong)費用(yong)(yong)太高(gao)(gao)而不能(neng)(neng)承受時，可以(yi)選(xuan)用(yong)(yong)較高(gao)(gao)一級不銹鋼種。
3. 性能遞增選(xuan)材(cai)法
不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)類型(xing)和(he)鋼(gang)種(zhong)繁多(duo)，性能各異，但也有略同的(de)(de)。不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)繁多(duo)，多(duo)達數百種(zhong)；雖說(shuo)牌(pai)號(hao)有數百種(zhong)，但總可以歸集為，
奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、馬氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、鐵素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和沉淀硬化不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)五(wu)大(da)類(lei)(lei)。同類(lei)(lei)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)性(xing)能(neng)(neng)多(duo)有相(xiang)(xiang)似或(huo)相(xiang)(xiang)近之處，為了便(bian)于選(xuan)擇不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)，可按(an)使用(yong)性(xing)能(neng)(neng)及工藝性(xing)能(neng)(neng)，在不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)五(wu)大(da)類(lei)(lei)型中選(xuan)定(ding)一類(lei)(lei)，在選(xuan)定(ding)的(de)一類(lei)(lei)中再確定(ding)一個鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)，這(zhe)樣(yang)范圍就大(da)大(da)縮(suo)小了許多(duo)。隨著性(xing)能(neng)(neng)的(de)遞(di)增，范圍逐步遞(di)減，要(yao)選(xuan)擇的(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)就會出現。
四、成本選(xuan)材法
成本(ben)選材法的成本(ben)，包括有材料(liao)成本(ben)和生(sheng)產（制(zhi)造）成本(ben)。如果加(jia)工制(zhi)作(zuo)工藝(yi)相差無幾(ji)，只是消耗材料(liao)存(cun)在有差別，也就是說(shuo)，可根(gen)據確(que)定的不同參(can)量選用(yong)材料(liao)。否則就需要綜合考慮材料(liao)成本(ben)和制(zhi)造工藝(yi)費用(yong)來選用(yong)材料(liao)。
1. 材料(liao)成本法
若制造工(gong)藝的(de)費(fei)用(yong)沒有差異，則使用(yong)材料的(de)用(yong)戶對(dui)(dui)不需要熱處理(li)的(de)鋼種，采用(yong)不同的(de)經(jing)濟參數來比較和選用(yong)：等(deng)強度的(de)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)重(zhong)量；等(deng)剛度的(de)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)重(zhong)量；等(deng)強度的(de)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)成本；等(deng)剛度的(de)相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)成本。
設(she)計(ji)時若使(shi)用屈服強(qiang)度，則選(xuan)用屈服強(qiang)度。載荷相(xiang)同時，變(bian)形(xing)量愈(yu)大，剛度愈(yu)小。很容易看出，變(bian)形(xing)及所需(xu)要的屈服強(qiang)度因負荷方式而(er)不同，并與結構部件的幾何形(xing)狀有關。
從上面的分(fen)析(xi)，可(ke)以得(de)到如下幾(ji)點看(kan)法。
①. 用(yong)低合金(jin)高(gao)強(qiang)(qiang)度(du)(du)鋼(gang)(gang)代(dai)替(ti)碳(tan)鋼(gang)(gang)，屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)提(ti)高(gao)了，只在等強(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)判(pan)據(ju)下，可以(yi)節(jie)約(yue)鋼(gang)(gang)材，節(jie)約(yue)的(de)程度(du)(du)與屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)比(bi)值也因(yin)載荷方式而不(bu)(bu)同，不(bu)(bu)能(neng)因(yin)為屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)提(ti)高(gao)30％就(jiu)認為能(neng)節(jie)約(yue)鋼(gang)(gang)材30％。若(ruo)使用(yong)等剛(gang)度(du)(du)判(pan)據(ju)，并(bing)不(bu)(bu)能(neng)節(jie)約(yue)鋼(gang)(gang)材。
②. 使用(yong)強(qiang)度(du)高的鋼(gang)種，若采(cai)用(yong)等(deng)剛度(du)判(pan)據(ju)，肯定(ding)會增加成本；若采(cai)用(yong)等(deng)強(qiang)度(du)判(pan)據(ju)，是否有經濟(ji)效益，取決于屈服強(qiang)度(du)的比值及(ji)鋼(gang)材價(jia)格的比值。
③. 對(dui)于(yu)交通運輸(shu)，例如，車(che)輛、船舶等(deng)(deng)用鋼，為了減少運輸(shu)費(fei)用，增加(jia)運輸(shu)量(liang)(liang)，應該考慮(lv)采(cai)用等(deng)(deng)強度(du)相對(dui)重(zhong)量(liang)(liang)和(he)等(deng)(deng)剛度(du)相對(dui)重(zhong)量(liang)(liang)。對(dui)于(yu)固定結構(gou)，例如，橋梁、房屋(wu)等(deng)(deng)，則應使(shi)用等(deng)(deng)強度(du)相對(dui)成(cheng)本(ben)和(he)等(deng)(deng)剛度(du)相對(dui)成(cheng)本(ben)。至于(yu)改用鋼種(zhong)所引起(qi)的經(jing)濟(ji)效(xiao)益的分配，則隨經(jing)濟(ji)體(ti)制的不(bu)同（例如，計劃經(jing)濟(ji)、商品經(jing)濟(ji)等(deng)(deng)），而有不(bu)同方(fang)法。
④. 上面的分析只(zhi)考(kao)慮材(cai)料(liao)(liao)的屈服強度和變形，在下面，將結(jie)合材(cai)料(liao)(liao)工藝綜合地分析成本(ben)。若有(you)低(di)溫(wen)韌性(xing)、大氣腐蝕、可焊性(xing)、耐磨性(xing)等問題(ti)，則(ze)應參考(kao)性(xing)能選(xuan)材(cai)的方法，將這些因素作為約束(shu)條件，或采用多目(mu)標(biao)的選(xuan)材(cai)法。
2. 生產成本法(fa)
從(cong)原材料制成部件全過(guo)程的成本分析，提供選材的另一種方法(fa)。
以前(qian)的(de)廚具、炊具大部分采用(yong)有色(se)金屬如(ru)鋁、銅或搪瓷(ci)等，而現在已基本被不銹鋼(gang)取代，不銹鋼(gang)不僅使(shi)用(yong)壽命長，而且美觀(guan)、價格低廉、無污染，生產廢品易于回收再利用(yong)。
下面提供(gong)幾個為了降低成(cheng)本(ben)，應(ying)該考(kao)慮下述幾方面的問(wen)題(ti)。
①. 如果在某些高(gao)溫度環境中，當(dang)需要(yao)使(shi)用或(huo)計(ji)劃使(shi)用昂貴的(de)高(gao)鎳合金(jin)的(de)時候，可考慮能否用12Cr16Ni35（330）不(bu)銹鋼來代替(ti)以滿足要(yao)求。
②. 可(ke)否用20Cr25Ni20（310）或16Cr23Ni13（309）來代替12Cr16Ni35（330），相比之下，這(zhe)些鋼的高(gao)溫強度較低(di)，但是對(dui)多種用途具有良(liang)好(hao)的性能。
③. 假如需(xu)要使用或計劃使用022Cr19Ni10（304L）不銹鋼，則要認真(zhen)(zhen)考慮是(shi)否真(zhen)(zhen)的(de)需(xu)要這種低(di)碳品種。在022Cr19Ni10（304L）不銹鋼焊接(jie)熱影(ying)響(xiang)區，能夠保持(chi)充分的(de)非常有效的(de)抗腐蝕性，但是(shi)有時卻將其用于與熱影(ying)響(xiang)區腐蝕危(wei)險無關緊要的(de)地(di)方(fang)，造成(cheng)不必要的(de)浪(lang)費。
④. 在(zai)選用(yong)(yong)成(cheng)形用(yong)(yong)不銹鋼(gang)時，可否用(yong)(yong)12Cr17Ni7（301）代替(ti)06Cr19Ni10（304），由(you)于在(zai)絕大多數情況下，略微降(jiang)低鉻(ge)和鎳的含(han)量并(bing)不會(hui)大大降(jiang)低抗腐(fu)蝕(shi)性，所以唯一真正的決定因素是成(cheng)形性能。
⑤. 如果(guo)用12Cr17Mn6Ni5N（201）不銹鋼代替(ti) 12Cr17Ni7（301）不銹鋼可以大(da)大(da)降低成本(ben)的(de)(de)話，雖(sui)然在200系(xi)列中用錳代替(ti)鎳(nie)，但(dan)其抗腐蝕性(xing)能(neng)卻能(neng)滿足多種(zhong)用途。當(dang)然應(ying)考慮可成形性(xing)和外觀(guan)特點(dian)方面的(de)(de)差異。
⑥. 400系(xi)列中(zhong)的(de)某種(zhong)合(he)金可以用來代替Cr-Ni（300系(xi)列）或Cr-Mn-Ni（200系(xi)列）中(zhong)的(de)某些鋼種(zhong)，10Cr17（430）在許多用途中(zhong)可以滿足對其抗腐蝕性(xing)能的(de)要求，但(dan)應考慮加工過程中(zhong)遇到的(de)各種(zhong)困難。
⑦. 可(ke)以用06Cr11Ti（409）或其他11％Cr合金代替(ti)17％Cr合金，這就會使抗腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)大(da)幅度下降，但是能(neng)否滿足使用要求才是關(guan)鍵。目前有幾種06Crl1Ti（409）的(de)改進型，它們具(ju)有不同(tong)的(de)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)、表面質(zhi)量和(he)可(ke)加工性(xing)。
⑧. 可以用(yong)某種(zhong)不(bu)銹鋼(gang)代替(ti)其他金(jin)屬(shu)或非金(jin)屬(shu)材料(liao)，通常，這種(zhong)改變(bian)可以用(yong)較(jiao)低的(de)成本(ben)實現較(jiao)好(hao)的(de)使(shi)用(yong)性能。但是(shi)，當(dang)考慮(lv)總成本(ben)而不(bu)是(shi)只(zhi)考慮(lv)原材料(liao)價格時(shi)，使(shi)用(yong)較(jiao)高(gao)等(deng)級的(de)不(bu)銹鋼(gang)通常會更為經濟。
五(wu)、多目標選(xuan)材法
實際上選材是個(ge)多目標的決(jue)策問題，這些目標有成本(ben)和性能兩(liang)類。成本(ben)可分為(wei)變動成本(ben)和固定成本(ben)兩(liang)大項。
前(qian)面將性(xing)能定義為：“材料的性(xing)能是一(yi)種參量(liang)，用于表征(zheng)材料在(zai)給定外(wai)界條(tiao)件下的行為”。
考慮到材料的應用，可將性能分為使用性能及工藝性能。應該指(zhi)出，上述定義(yi)中(zhong)的外界條(tiao)件除了(le)自(zi)然條(tiao)件外，還應包括社(she)會條(tiao)件，特別是人類的喜(xi)愛(ai)和社(she)會的選擇。
前面所討(tao)論(lun)的性(xing)能選(xuan)材(cai)法和成本(ben)選(xuan)材(cai)法，是將(jiang)多目標(biao)簡化為單目標(biao)，即性(xing)能或成本(ben)，為的是將(jiang)選(xuan)材(cai)問題簡單化，實際上，性(xing)能本(ben)身也有多目標(biao)。
如果(guo)將價(jia)值工程用(yong)于材(cai)料的(de)選用(yong)，那么(me)選材(cai)即可簡化為：“選擇能滿足部件對材(cai)料的(de)最低要求，而成本又(you)是最低的(de)材(cai)料”。這樣即可將性(xing)能與成本的(de)要求并(bing)稱為特(te)性(xing)。
對于特(te)性、要(yao)求(qiu)、性能(neng)等的(de)確定(ding)是較為困難(nan)的(de)，因為這需要(yao)依據科(ke)學知識和(he)實際經驗進行判斷。例(li)如，當對不銹鋼和(he)塑(su)料(liao)(liao)有(you)比較深入的(de)了解后，在(zai)選(xuan)擇洗衣機外(wai)(wai)殼材料(liao)(liao)時，就一定(ding)會選(xuan)用塑(su)料(liao)(liao)而(er)不選(xuan)用不銹鋼。因為塑(su)料(liao)(liao)的(de)特(te)性就足(zu)可以滿足(zu)洗衣機外(wai)(wai)殼的(de)要(yao)求(qiu)，其性能(neng)可以超過不銹鋼而(er)成本卻遠(yuan)遠(yuan)低于不銹鋼。
