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(que)定(ding)不銹鋼的(de)使用條(tiao)件，包括溫度、介質成分(fen)、受力狀態、制作工(gong)藝、設計壽命、特殊要(yao)求(qiu)。


  隨后就是依據(ju)使(shi)用(yong)條(tiao)件(jian)，了解相(xiang)關不(bu)銹鋼的性(xing)(xing)能(neng)(neng)、收集相(xiang)關數據(ju)及資料，如室溫、高溫條(tiao)件(jian)下使(shi)用(yong)的力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)；腐(fu)蝕環境條(tiao)件(jian)使(shi)用(yong)耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng)以及其工藝性(xing)(xing)能(neng)(neng)、物理性(xing)(xing)能(neng)(neng)、價格(ge)、供貨難易(yi)程(cheng)度等。


  在了解和收集不到相關數據的(de)情(qing)況下(xia)，可(ke)依據使用條件進行(xing)(xing)必要的(de)實(shi)際經(jing)驗(yan)、現(xian)場(chang)掛片試驗(yan)或實(shi)驗(yan)室模(mo)擬(ni)試驗(yan)。如果(guo)沒有條件做(zuo)上述試驗(yan)，也可(ke)采用相似條件的(de)運行(xing)(xing)經(jing)驗(yan)、現(xian)場(chang)掛片結果(guo)、實(shi)驗(yan)室模(mo)擬(ni)實(shi)驗(yan)、模(mo)擬(ni)體運行(xing)(xing)結果(guo)作為選材的(de)依據。


  在上(shang)述程序中(zhong)，使(shi)用(yong)(yong)條件是決定(ding)選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)不(bu)(bu)(bu)銹鋼類別的(de)(de)主導因素。例如(ru)，如(ru)果使(shi)用(yong)(yong)溫(wen)度(du)(du)是在低溫(wen)條件下(xia)，就(jiu)不(bu)(bu)(bu)宜選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼和雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹鋼；如(ru)果在300～500℃長期(qi)運行，也不(bu)(bu)(bu)宜選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹鋼和常規的(de)(de)中(zhong)、高(gao)(gao)鉻鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼。如(ru)果要求無磁(ci)，那就(jiu)只(zhi)能選(xuan)(xuan)擇(ze)奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼；在要求高(gao)(gao)強度(du)(du)，高(gao)(gao)硬度(du)(du)的(de)(de)設備部件中(zhong)，馬氏體(ti)和沉(chen)(chen)淀硬化(hua)(hua)不(bu)(bu)(bu)銹鋼是唯(wei)一的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)；在既要求具有(you)(you)高(gao)(gao)的(de)(de)強度(du)(du)又要求具有(you)(you)無磁(ci)性(xing)的(de)(de)部件，就(jiu)只(zhi)能選(xuan)(xuan)擇(ze)奧氏體(ti)型(xing)沉(chen)(chen)淀硬化(hua)(hua)型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹鋼或冷加工硬化(hua)(hua)的(de)(de)奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼。


  在(zai)鋼的類型確(que)定之(zhi)后，可根據設備或(huo)部件對(dui)各種性能的要(yao)求，選用相適應(ying)(ying)的不(bu)銹鋼牌(pai)號。通常都能選到合適的牌(pai)號，當無相應(ying)(ying)牌(pai)號可選擇時，只能在(zai)耐蝕合金中選擇或(huo)者研究新的不(bu)銹鋼牌(pai)號。


  總的來說，選用不銹(xiu)鋼的方法(fa)有性能法(fa)、成本(ben)法(fa)和多目標選材法(fa)等(deng)。


  材(cai)料的選用包括材(cai)料的選擇和應用。



一、提(ti)出(chu)問(wen)題


 1. 材料(liao)失效的主要方式為(wei)斷裂、腐蝕和磨損(sun)


   為防止失效(xiao)事故的(de)(de)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)，就(jiu)需(xu)(xu)要(yao)依據失效(xiao)原因，通過(guo)選用(yong)(yong)(yong)合適(shi)的(de)(de)材(cai)料，采(cai)用(yong)(yong)(yong)恰(qia)當的(de)(de)工藝，來防止材(cai)料失效(xiao)。這類失效(xiao)可能發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)使(shi)用(yong)(yong)(yong)過(guo)程中，也可能發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)產加工階段，這就(jiu)會涉及材(cai)料的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)(yong)性(xing)(xing)能和(he)工藝性(xing)(xing)能。解決這類選材(cai)問題(ti)需(xu)(xu)要(yao)運用(yong)(yong)(yong)材(cai)料的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)和(he)失效(xiao)、材(cai)料的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)(yong)性(xing)(xing)能和(he)材(cai)料的(de)(de)工藝性(xing)(xing)能等(deng)方面的(de)(de)知(zhi)識。


 2. 材料的選擇(ze)


   當然(ran)是(shi)選(xuan)擇成本(ben)最(zui)低(di)而(er)又滿(man)足最(zui)低(di)使用性能(neng)的(de)材(cai)料，這是(shi)價值工程在(zai)材(cai)料問(wen)題(ti)上的(de)應用，也是(shi)個(ge)多目標的(de)決(jue)策問(wen)題(ti)。材(cai)料要選(xuan)用成本(ben)低(di)廉的(de)，并能(neng)滿(man)足最(zui)低(di)使用性能(neng)要求(qiu)材(cai)料的(de)，也就是(shi)性價比最(zui)高的(de)材(cai)料。


   適應(ying)科技(ji)、社(she)會和市(shi)場(chang)的(de)發展，選(xuan)擇(ze)材料，這是帶戰略性的(de)選(xuan)材問(wen)題。例如，最新(xin)科技(ji)成果的(de)應(ying)用(yong)；社(she)會條件的(de)限(xian)制，如資(zi)源和環保的(de)限(xian)制；市(shi)場(chang)預(yu)測，消費者對(dui)產品式樣的(de)喜好(hao)和購買力影響(xiang)了產品的(de)檔次(ci)，從而影響(xiang)了對(dui)材料的(de)選(xuan)用(yong)，這些問(wen)題有賴于對(dui)市(shi)場(chang)要求的(de)判斷，涉及心理學、技(ji)術美學、預(yu)測學等方面知識。


   不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)不可避免(mian)地會遇到上(shang)述問(wen)(wen)題。綜上(shang)所述，不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)是一種較為復雜的(de)判斷問(wen)(wen)題，特別是大宗不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)，需要應用(yong)(yong)材(cai)料系統中決策方面技術，即在明確問(wen)(wen)題的(de)基礎(chu)上(shang)，然(ran)后分析問(wen)(wen)題，最后提出選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)方案。



二(er)、材料選擇的步驟


   不銹鋼材(cai)(cai)料(liao)選擇(ze)應遵(zun)循的順序(xu)是：使用條件評(ping)價(jia)→設計(ji)評(ping)價(jia)→材(cai)(cai)料(liao)選擇(ze)→材(cai)(cai)料(liao)成本評(ping)價(jia)→相關規范。


   選用(yong)不(bu)銹(xiu)鋼時，首先(xian)要(yao)明確使用(yong)環(huan)境(jing)對不(bu)銹(xiu)鋼的要(yao)求，即(ji)耐腐蝕性、耐熱性及機械(xie)性能等；其(qi)次才是考查綜合(he)成(cheng)本。例如，包括(kuo)原材料成(cheng)本、加(jia)工成(cheng)本和(he)廢品等。當(dang)較(jiao)為(wei)便(bian)宜(yi)的不(bu)銹(xiu)鋼，具有上述(shu)所需的性能的，無疑(yi)選用(yong)便(bian)宜(yi)的不(bu)銹(xiu)鋼是最佳選擇(ze)。如果用(yong)量非(fei)常大(da)時，專(zhuan)門為(wei)此設計一新鋼種，來滿足需要(yao)，那也(ye)值得和(he)合(he)算的。


 1. 材料使(shi)用條件的(de)評價(jia)


   材(cai)料選(xuan)擇的第一步是(shi)全面評價(jia)由所選(xuan)用的不銹鋼材(cai)料制作(zuo)成(cheng)的零部件(jian)在工藝環境和設備的使(shi)用條件(jian)下，能(neng)否滿足如使(shi)用溫度、壓(ya)力和流體的狀態的要(yao)求。為此需要(yao)掌(zhang)握如下的工藝數據。


    ①. 使(shi)用環境-操作介質(zhi)的(de)性(xing)(xing)質(zhi)和成分(fen)、水(shui)的(de)化學性(xing)(xing)質(zhi)、蒸汽質(zhi)量(liang)、溶(rong)液的(de)組分(fen)及濃度、傳導率、pH值、通風、雜質(zhi)等(deng)。


    ②. 壓力-平均值和(he)范圍(wei)，恒定或交替變化，內(nei)部(bu)載(zai)荷或外部(bu)載(zai)荷。


    ③. 溫度(du)-平(ping)均值和(he)范圍，恒定或變量，熱梯度(du)和(he)熱振動。


    ④. 速度(du)-流動速率，線性速度(du)，名義速度(du)和(he)范圍(wei)，攪動程度(du)，湍(tuan)流等。


   要想選擇滿意的材(cai)料性能，除了使用溫度和壓力外，還必須(xu)考慮其(qi)他因素，如啟動(dong)和關閉、間歇操作、瞬(shun)時(shi)現象、壓力沖擊及系(xi)統的瞬(shun)間失(shi)效。


 2. 設計的評價(jia)


   使用條件(jian)(jian)評價完之后，隨之其后，則需(xu)要依據材(cai)料考慮設(she)(she)備設(she)(she)計(ji)和各種零部件(jian)(jian)的(de)類型、尺寸、配合和服役(yi)期間的(de)臨界狀態。同時(shi)還要根據所選用的(de)材(cai)料考慮各種加工制(zhi)造(zao)技術的(de)可行性(xing)，如鍛造(zao)、冷熱成形、機加工和焊接(jie)等(deng)。


 3. 材料的(de)評估


   材料的(de)(de)評(ping)估包括材料的(de)(de)性能和冶(ye)金(jin)方(fang)面(mian)的(de)(de)試驗，含金(jin)屬連接在內的(de)(de)加(jia)工(gong)性的(de)(de)檢測以及在實驗室和現場試驗中材料的(de)(de)適(shi)用性。材料的(de)(de)耐蝕性評(ping)估將進(jin)一步討論。


  a. 材料(liao)試驗


   除了用(yong)化學(xue)分析檢(jian)查(cha)材(cai)料的(de)(de)成(cheng)分以(yi)外，通常對所選(xuan)定試樣進行表(biao)觀檢(jian)查(cha)和力學(xue)試驗(yan)以(yi)及(ji)確(que)定原材(cai)料是(shi)否(fou)滿足每(mei)個規定的(de)(de)要求。另外需(xu)要對焊(han)接(jie)試樣進行試驗(yan)以(yi)評定焊(han)接(jie)質量。其(qi)中力學(xue)試驗(yan)有拉伸試驗(yan)、彎曲試驗(yan)、沖擊(ji)試驗(yan)等。材(cai)料截面(mian)試樣的(de)(de)金相(xiang)檢(jian)查(cha)提供(gong)含(han)夾雜(za)物(wu)材(cai)料與純凈度(du)相(xiang)關的(de)(de)信息，并提供(gong)金相(xiang)結(jie)構(gou)及(ji)晶粒(li)尺寸。對于焊(han)接(jie)部位，類似的(de)(de)檢(jian)查(cha)可(ke)以(yi)檢(jian)驗(yan)出焊(han)接(jie)缺陷，如夾雜(za)物(wu)、孔隙度(du)、裂紋及(ji)不符合要求的(de)(de)焊(han)接(jie)技術(shu)等。這些(xie)試驗(yan)對材(cai)料本(ben)身是(shi)典型的(de)(de)破壞性試驗(yan)。


  b. 材料耐(nai)蝕性的評估和選(xuan)擇


   材料的選用(yong)，愈(yu)(yu)來愈(yu)(yu)習慣用(yong)模擬環境(jing)試(shi)(shi)驗的數據作為依(yi)據來選擇材料以防止(zhi)腐蝕(shi)，包括(kuo)高溫(wen)腐蝕(shi)。這些試(shi)(shi)驗包括(kuo)：腐蝕(shi)掛片(pian)試(shi)(shi)驗；熱質量分析（TGA）；動態燃燒(shao)室的研究(jiu)；熱循環；實驗室玻璃器(qi)皿(min)的試(shi)(shi)驗；現場試(shi)(shi)驗。


  c. 材料(liao)的(de)功能要(yao)求


    ①. 強(qiang)度(du)


     強(qiang)度(du)(du)(du)包括(kuo)多個力學性能，最常用來指拉伸強(qiang)度(du)(du)(du)和(he)屈服(fu)強(qiang)度(du)(du)(du)。可以利用應力-應變(bian)曲線來理解它們(men)。其他相關的(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du)還包括(kuo)壓縮、彎曲、剪切和(he)扭(niu)轉強(qiang)度(du)(du)(du)。在條件許可情況下(xia)最好使用高強(qiang)度(du)(du)(du)的(de)(de)材(cai)料(liao)以減(jian)少(shao)零件的(de)(de)厚度(du)(du)(du)。


   ②. 疲勞(lao)強(qiang)度


    疲(pi)(pi)勞(lao)是指(zhi)由(you)循(xun)(xun)環(huan)(huan)應(ying)(ying)力(li)(li)造成金屬斷裂的(de)(de)(de)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)。常見(jian)的(de)(de)(de)例子包括遠(yuan)低于拉伸(shen)強度的(de)(de)(de)速變應(ying)(ying)力(li)(li)。當應(ying)(ying)力(li)(li)增大時(shi)，引起失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)所需要的(de)(de)(de)循(xun)(xun)環(huan)(huan)次數(shu)就(jiu)減(jian)少。習(xi)慣(guan)上(shang)繪制金屬應(ying)(ying)力(li)(li)和循(xun)(xun)環(huan)(huan)次數(shu)曲線（S-N），如圖(tu)4-3所示。曲線由(you)應(ying)(ying)力(li)(li)相對(dui)于循(xun)(xun)環(huan)(huan)次數(shu)的(de)(de)(de)對(dui)數(shu)來描繪。對(dui)于一(yi)個給定的(de)(de)(de)較大循(xun)(xun)環(huan)(huan)次數(shu)，通(tong)常在低于某(mou)應(ying)(ying)力(li)(li)值的(de)(de)(de)情(qing)況下不發(fa)生(sheng)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)，這個應(ying)(ying)力(li)(li)值就(jiu)稱為疲(pi)(pi)勞(lao)極限(xian)。因為以保持(chi)正常的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)不高于疲(pi)(pi)勞(lao)極限(xian)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)防止變形和斷裂，所以疲(pi)(pi)勞(lao)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)幾乎總是伴隨著突變、缺口(kou)、沖擊(ji)、殘(can)余應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)(de)存在而發(fa)生(sheng)。


    疲勞失效常(chang)常(chang)發生在焊接接頭，因為采用焊接接頭，這樣的(de)設(she)計會(hui)出現明顯的(de)應(ying)力(li)(li)集中效應(ying)。有(you)利于耐(nai)疲勞的(de)材料特性(xing)和(he)設(she)計特性(xing)有(you)，利用合(he)金化(hua)或(huo)熱處理來提高拉(la)伸強度(du)；減(jian)少(shao)工件的(de)厚(hou)度(du)，使用拋(pao)光(guang)表面(mian)，降低設(she)計應(ying)力(li)(li)，細化(hua)材料的(de)晶粒尺寸，消(xiao)除材料的(de)冶金缺陷(xian)和(he)殘余應(ying)力(li)(li)，減(jian)輕表面(mian)存在壓應(ying)力(li)(li)，減(jian)少(shao)助長(chang)腐蝕和(he)疲勞的(de)環境，并且采用金屬覆蓋層，如Cr、Ni或(huo)Cd（鎘）鍍層，這是因為鍍層中的(de)微裂紋有(you)可能(neng)會(hui)降低疲勞強度(du)。


   ③. 脆(cui)性斷裂(lie)


    脆(cui)性(xing)(xing)斷(duan)(duan)裂是(shi)在低于(yu)屈(qu)(qu)服強度(du)(du)的(de)(de)正常應(ying)力下(xia)，由于(yu)裂紋的(de)(de)快速擴展而造成(cheng)的(de)(de)失效。絕大(da)多(duo)數的(de)(de)脆(cui)性(xing)(xing)斷(duan)(duan)裂發生在具(ju)有體心立方(fang)（bcc）晶(jing)格結構的(de)(de)金(jin)(jin)屬中，特別是(shi)鐵素(su)體不銹鋼，不僅在低于(yu)臨界拉伸(shen)強度(du)(du)，甚(shen)至低于(yu)屈(qu)(qu)服強度(du)(du)的(de)(de)情況下(xia)就(jiu)會發生完全的(de)(de)斷(duan)(duan)裂。鋼發生脆(cui)性(xing)(xing)斷(duan)(duan)裂的(de)(de)條件如(ru)下(xia)：本身存在缺(que)陷；缺(que)陷處(chu)存在殘余拉伸(shen)應(ying)力與工作載荷引起的(de)(de)拉伸(shen)應(ying)力的(de)(de)交匯，如(ru)果應(ying)力是(shi)三維(wei)方(fang)向就(jiu)更為嚴重；足夠低的(de)(de)溫度(du)(du)；還原處(chu)理、成(cheng)分、軋(ya)制操作和后續的(de)(de)熱處(chu)理等冶(ye)金(jin)(jin)因素(su)；韌性(xing)(xing)；蠕變；耐(nai)熱性(xing)(xing)；熱和腐蝕；耐(nai)蝕性(xing)(xing)；氫腐蝕；加工性(xing)(xing)。


  ④. 韌性


    材料的(de)(de)(de)(de)韌(ren)(ren)性(xing)就(jiu)是(shi)(shi)指材料斷(duan)裂之前吸(xi)收能(neng)量和塑(su)性(xing)變形(xing)的(de)(de)(de)(de)能(neng)力，韌(ren)(ren)性(xing)是(shi)(shi)用材料成(cheng)形(xing)和斷(duan)裂期間吸(xi)收的(de)(de)(de)(de)能(neng)量來衡量的(de)(de)(de)(de)。它(ta)是(shi)(shi)最(zui)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)低溫力學性(xing)能(neng)而不(bu)是(shi)(shi)強度。缺口的(de)(de)(de)(de)韌(ren)(ren)性(xing)受(shou)化學成(cheng)分(fen)、微觀組織、晶粒尺寸(cun)、晶粒生長的(de)(de)(de)(de)模式、截面尺寸(cun)、冷熱加(jia)工(gong)(gong)的(de)(de)(de)(de)溫度、加(jia)工(gong)(gong)方法和表面狀況如滲碳(tan)(tan)和脫碳(tan)(tan)等(deng)影響。


    基本試(shi)(shi)驗(yan)：最普通的韌(ren)性(xing)試(shi)(shi)驗(yan)是采用帶缺口的試(shi)(shi)樣，通常通過沖擊(ji)試(shi)(shi)驗(yan)測(ce)量缺口韌(ren)性(xing)，或在相(xiang)對較(jiao)低(di)的應(ying)變速率(lv)下(xia)測(ce)量斷裂(lie)韌(ren)性(xing)。沖擊(ji)試(shi)(shi)驗(yan)可揭示材料的低(di)溫強度、韌(ren)性(xing)不(bu)足和脆性(xing)，這(zhe)些試(shi)(shi)驗(yan)特別(bie)適合鐵素(su)體材料，可以顯示韌(ren)性(xing)向脆性(xing)的轉變。


  ⑤. 耐(nai)蝕性


    金屬和(he)合金的(de)(de)(de)破壞大多是(shi)由(you)腐蝕(shi)造成的(de)(de)(de)。實際(ji)上(shang)對于(yu)所有(you)包含一(yi)系(xi)列(lie)基本操作的(de)(de)(de)工藝過(guo)程來(lai)說(shuo)，設備(bei)、換熱器(qi)(qi)(qi)、管道構(gou)件或其他(ta)系(xi)統構(gou)件的(de)(de)(de)失效就(jiu)意(yi)(yi)味著停(ting)工、昂貴的(de)(de)(de)維(wei)修和(he)更換構(gou)件，因此壓力容器(qi)(qi)(qi)和(he)換熱器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)結構(gou)材(cai)料應該在使用環境中具有(you)合適的(de)(de)(de)腐蝕(shi)速率。另(ling)外注意(yi)(yi)由(you)周圍氣氛引起的(de)(de)(de)腐蝕(shi)。


  d. 根據(ju)耐(nai)蝕性的條件(jian)來選擇材料良(liang)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


    盡管材料(liao)(liao)選擇已(yi)經是(shi)十分認真了(le)，并且有(you)時還進一步采用了(le)防腐(fu)蝕方(fang)法，但少數意外的失效(xiao)(xiao)總還會發生。導致意外腐(fu)蝕失效(xiao)(xiao)的原因可(ke)能(neng)為以下一種或幾種：使用了(le)帶有(you)缺陷(xian)的材料(liao)(liao)；設計不合(he)理(li)；不正常的操作；制造不當和檢驗不充分；維護(hu)不適當。所以采取一定的預防措施，是(shi)避(bi)免腐(fu)蝕失效(xiao)(xiao)發生的有(you)效(xiao)(xiao)辦法。


  f. 氫腐(fu)蝕


   氫(qing)腐蝕是在(zai)高于220～243℃溫(wen)度的(de)含(han)氫(qing)環(huan)境中，碳鋼(gang)和低合金鋼(gang)的(de)損傷機制(zhi)，一(yi)般不被人們所(suo)關注。室溫(wen)下鋼(gang)制(zhi)容器當然是可以處理高壓氫(qing)的(de)。但在(zai)較高的(de)溫(wen)度下，氫(qing)能擴散到鋼(gang)中與碳原子(zi)反應生(sheng)成甲烷氣體


   2H2+FeC→CH4+Fe


   高溫高壓下(xia)，氫能夠與間(jian)隙固溶(rong)體中(zhong)的(de)(de)碳(tan)反應，導致初(chu)始脫碳(tan)，接著在晶界產(chan)生不(bu)穩(wen)定的(de)(de)碳(tan)化物(wu)，形成甲烷氣泡。由于(yu)甲烷不(bu)能從鋼(gang)中(zhong)擴散出去，它的(de)(de)積聚引起(qi)開(kai)裂和(he)鼓泡，從而使鋼(gang)材(cai)失去韌(ren)性導致最終失效。解決這個(ge)問題就需(xu)要穩(wen)定鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)碳(tan)化物(wu)組(zu)成、形態(tai)和(he)分布(bu)。


    氫(qing)腐(fu)蝕的(de)(de)防(fang)護。根據實(shi)際經驗防(fang)止氫(qing)腐(fu)蝕的(de)(de)唯一(yi)可行(xing)的(de)(de)方法，就是使用耐這種破壞形(xing)式的(de)(de)鋼。因為所有(you)的(de)(de)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼都含有(you)高Cr，穩定了鋼中的(de)(de)碳化物組成、形(xing)態和分(fen)布(bu)，所以耐高溫氫(qing)損傷。因此(ci)，作為另一(yi)種防(fang)腐(fu)蝕措施，通常在低合金鋼容器的(de)(de)內表(biao)面襯一(yi)層不(bu)銹鋼，是一(yi)個經濟(ji)實(shi)用的(de)(de)選擇。


  g. 加工(gong)性(xing)


    加(jia)(jia)(jia)工性(xing)包括成形、機(ji)加(jia)(jia)(jia)工、與(yu)其他金屬連(lian)接的(de)焊接工藝及焊后熱處理的(de)難(nan)易(yi)性(xing)。并(bing)不是(shi)所(suo)有的(de)加(jia)(jia)(jia)工車(che)間在技(ji)術上都有能(neng)力正確地處理較復雜的(de)材料。因此用戶要(yao)了解(jie)加(jia)(jia)(jia)工者的(de)能(neng)力，這是(shi)最基本(ben)的(de)。另外，先進加(jia)(jia)(jia)工技(ji)術需(xu)要(yao)更高級(ji)的(de)檢驗標準來判斷加(jia)(jia)(jia)工是(shi)否符合要(yao)求。


 4. 成本核算


   在材料的(de)選擇中，選用是實(shi)用性和(he)成本兩矛盾統一的(de)最終(zhong)結果(guo)，可用性價比來(lai)表示(shi)。


   人們常(chang)說“物(wu)美價(jia)廉”和(he)“優質(zhi)優價(jia)”，這分別是材料(liao)消(xiao)費(fei)者(zhe)(zhe)和(he)材料(liao)生產(chan)者(zhe)(zhe)各(ge)自傾向(xiang)性的(de)愿望(wang)，材料(liao)消(xiao)費(fei)者(zhe)(zhe)希望(wang)自己(ji)所選用(yong)的(de)材料(liao)是“物(wu)美價(jia)廉”的(de)；材料(liao)生產(chan)者(zhe)(zhe)希望(wang)自己(ji)的(de)產(chan)品能夠“優質(zhi)優價(jia)”，但只有雙方都有經濟效益(yi)，方能使整(zheng)個社會有效益(yi)。


   以選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)耐腐(fu)(fu)蝕不(bu)銹(xiu)鋼(gang)為例，如果(guo)(guo)不(bu)考慮其(qi)他(ta)因(yin)素(su)，選(xuan)(xuan)擇材料(liao)時應考慮下面兩個方(fang)面，一是(shi)最(zui)低的(de)(de)成本(ben)，即選(xuan)(xuan)擇低成本(ben)的(de)(de)材料(liao)，并(bing)定期更換或采(cai)取防腐(fu)(fu)措施(shi)；二是(shi)高成本(ben)腐(fu)(fu)蝕最(zui)小(xiao)，也就是(shi)不(bu)考慮成本(ben)，而選(xuan)(xuan)擇最(zui)昂貴耐腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)材料(liao)，其(qi)結果(guo)(guo)是(shi)使用(yong)(yong)周期長，可以免于(yu)頻(pin)繁地維修(xiu)。


   在廉價(jia)材(cai)料(liao)與高價(jia)材(cai)料(liao)之(zhi)間(jian)，一(yi)般會認為選用(yong)(yong)(yong)高級的(de)(de)結構材(cai)料(liao)產品，成(cheng)(cheng)本(ben)一(yi)定是(shi)較高的(de)(de)，因(yin)而(er)制造商會刻意選擇廉價(jia)低成(cheng)(cheng)本(ben)的(de)(de)材(cai)料(liao)，以求用(yong)(yong)(yong)最低的(de)(de)生產成(cheng)(cheng)本(ben)，獲得競爭性(xing)的(de)(de)產品標(biao)價(jia)。然而(er)這種做法并(bing)不完(wan)全是(shi)正確的(de)(de)。因(yin)為，提高材(cai)料(liao)的(de)(de)工藝性(xing)能，通常會提高單位質量的(de)(de)費用(yong)(yong)(yong)。選用(yong)(yong)(yong)性(xing)能好的(de)(de)材(cai)料(liao)，雖(sui)然材(cai)料(liao)成(cheng)(cheng)本(ben)高一(yi)些(xie)(xie)，但就整個設備的(de)(de)總體費用(yong)(yong)(yong)而(er)言往(wang)往(wang)會低一(yi)些(xie)(xie)。因(yin)此，由于下列因(yin)素，使節(jie)省成(cheng)(cheng)本(ben)成(cheng)(cheng)為可能。


     ①. 需(xu)要較少的(de)材料；


    ②. 較(jiao)短的(de)熱處理周期(qi)；


    ③. 較少(shao)的焊接(jie)時間(jian)和較少(shao)的焊接(jie)填充(chong)材料；


    ④. 較低的運費；


    ⑤. 在運輸和安裝過程中，現場的(de)處(chu)理要求更簡單(dan)。


 5. 使(shi)用過(guo)程中可(ke)能(neng)的失效模式(shi)和破壞形式(shi)


    在使用(yong)過(guo)程中發生的(de)(de)失(shi)效(xiao)可能源于材料的(de)(de)使用(yong)應力(li)(li)高于安全應力(li)(li)而引起的(de)(de)過(guo)載或者在應力(li)(li)集(ji)中處產生的(de)(de)局部(bu)變形(xing)。大多數情(qing)況下失(shi)效(xiao)模式取(qu)決于材料在最終狀態(tai)下的(de)(de)性(xing)(xing)能。如承(cheng)壓(ya)下的(de)(de)失(shi)效(xiao)模式可能是：過(guo)度的(de)(de)彈(dan)性(xing)(xing)變形(xing)和(he)彈(dan)性(xing)(xing)失(shi)穩(wen)；塑(su)性(xing)(xing)失(shi)穩(wen)，變形(xing)和(he)破裂；脆性(xing)(xing)斷裂；疲勞(lao)失(shi)效(xiao)；蠕變變形(xing)和(he)蠕變破壞；環境破壞如腐蝕和(he)氫損傷。


    大部(bu)分使用中的(de)(de)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)涉(she)及在應力(li)(li)集中區缺(que)陷處(chu)裂(lie)紋的(de)(de)萌生。在焊接(jie)結構中，焊接(jie)缺(que)陷是(shi)相(xiang)當普(pu)遍的(de)(de)，甚(shen)至是(shi)不可(ke)(ke)避免(mian)的(de)(de)。因(yin)(yin)此不僅在設計中要防止過載，而且要避免(mian)由脆性(xing)斷裂(lie)、疲勞、蠕變和(he)(he)腐(fu)(fu)蝕(shi)可(ke)(ke)能(neng)引起的(de)(de)低應力(li)(li)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)。通(tong)過材料的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇以及限制主(zhu)應力(li)(li)加二次應力(li)(li)來(lai)(lai)避免(mian)過度的(de)(de)彈(dan)性(xing)變形和(he)(he)彈(dan)性(xing)失(shi)(shi)穩(wen)；通(tong)過限制主(zhu)應力(li)(li)加二次應力(li)(li)來(lai)(lai)避免(mian)塑(su)性(xing)失(shi)(shi)穩(wen)；通(tong)過正確地(di)選(xuan)(xuan)材、制造、檢驗、檢查斷口(kou)韌性(xing)等來(lai)(lai)避免(mian)脆性(xing)斷裂(lie)。在壓力(li)(li)容器(qi)和(he)(he)換熱器(qi)中很少出現(xian)由普(pu)遍腐(fu)(fu)蝕(shi)引起的(de)(de)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)，因(yin)(yin)為設計者意識(shi)到普(pu)遍腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)可(ke)(ke)能(neng)，并通(tong)常采用腐(fu)(fu)蝕(shi)裕量或選(xuan)(xuan)擇耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)材料。然而，某(mou)些環境中可(ke)(ke)能(neng)發生應力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)開裂(lie)，在設計和(he)(he)選(xuan)(xuan)材時應避免(mian)可(ke)(ke)能(neng)發生這種失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)。


 6. 設備的設計特(te)性


   a. 維修


    為(wei)了使設(she)(she)備(bei)(bei)便于維(wei)(wei)修，在設(she)(she)計(ji)(ji)階段就(jiu)應該很好的(de)了解設(she)(she)備(bei)(bei)的(de)特(te)定(ding)環(huan)境和特(te)殊要求。在設(she)(she)計(ji)(ji)中必須考(kao)慮的(de)一些與維(wei)(wei)修相關的(de)項目(mu)，包括更換某(mou)些構(gou)件(jian)所(suo)需的(de)拉(la)動空間，如拉(la)動熱交換器的(de)管(guan)束所(suo)需的(de)空間等，裝卸材料的(de)設(she)(she)備(bei)(bei)，預定(ding)的(de)清理方法和所(suo)需的(de)設(she)(she)備(bei)(bei)，容易更換構(gou)件(jian)，監控腐蝕(shi)和積(ji)垢(gou)的(de)能力，現(xian)場焊接的(de)設(she)(she)備(bei)(bei)以及停工(gong)期檢查的(de)設(she)(she)備(bei)(bei)和可用性。


   b. 安全保險的特性


    安全保險的(de)(de)(de)設計(ji)概念(nian)(nian)不(bu)僅(jin)要清楚(chu)地認識(shi)到制造的(de)(de)(de)局(ju)限(xian)性(xing)，而且要為操作提供較大的(de)(de)(de)安全空間，這個概念(nian)(nian)與斷裂(lie)力學的(de)(de)(de)研究相(xiang)關(guan)。在設計(ji)一個設備的(de)(de)(de)各個部分時要有(you)安全保險的(de)(de)(de)特(te)性(xing)，一般(ban)按下(xia)列幾個方面考(kao)慮：判斷結(jie)構中(zhong)疲勞裂(lie)紋(wen)(wen)可能擴展的(de)(de)(de)點；確定(ding)可能有(you)的(de)(de)(de)最小裂(lie)紋(wen)(wen)尺寸(cun)；確定(ding)可能有(you)的(de)(de)(de)最大裂(lie)紋(wen)(wen)尺寸(cun)，該尺寸(cun)與最大破壞程度及可能有(you)的(de)(de)(de)最小裂(lie)紋(wen)(wen)與臨界裂(lie)紋(wen)(wen)尺寸(cun)之間的(de)(de)(de)載荷相(xiang)關(guan)。


   c. 檢(jian)查(cha)的通道


    壓力(li)容(rong)器(qi)的(de)(de)設計應該提供檢驗(yan)人(ren)員進(jin)入(ru)(ru)容(rong)器(qi)檢查(cha)腐蝕損傷的(de)(de)通道。有足夠的(de)(de)直(zhi)徑讓人(ren)進(jin)入(ru)(ru)的(de)(de)容(rong)器(qi)應該有可移動(dong)的(de)(de)內部構件，以允許進(jin)入(ru)(ru)人(ren)員通向容(rong)器(qi)的(de)(de)所有部位。


   d. 安全性


    壓(ya)(ya)力容器(qi)和換熱器(qi)的安(an)全操(cao)作需要保(bao)守的設計(ji)和標準指定的習慣做法，并使(shi)用規范(fan)、標準中所許(xu)可的材料。對(dui)換熱器(qi)和壓(ya)(ya)力容器(qi)，視安(an)全性(xing)壓(ya)(ya)倒一(yi)切的原(yuan)因是避免(mian)可能對(dui)人(ren)類、經濟和環境等方(fang)面產生災(zai)難性(xing)的失效。為了確(que)保(bao)安(an)全，應該按照(zhao)設計(ji)精確(que)地制(zhi)造設備并充(chong)分地監督(du)檢查，以保(bao)證和設計(ji)規范(fan)相(xiang)符。同時要正確(que)使(shi)用和操(cao)作設備。


   e. 設備(bei)壽命


    為(wei)(wei)了獲(huo)得投(tou)資帶(dai)來的(de)利(li)潤，也為(wei)(wei)了使生產連續地(di)進行，設(she)(she)備構(gou)件(jian)及設(she)(she)備本(ben)身應(ying)該具有(you)適當的(de)壽命(ming)。構(gou)件(jian)的(de)壽命(ming)取決于設(she)(she)計、結構(gou)材料的(de)性能和(he)它們與使用(yong)環境之(zhi)間的(de)相互作用(yong)以(yi)及制造和(he)檢查的(de)影響，還包括操(cao)作、維(wei)修等的(de)影響。為(wei)(wei)了獲(huo)得滿意(yi)的(de)壽命(ming)，設(she)(she)備的(de)結構(gou)材料要(yao)(yao)承(cheng)受(shou)住設(she)(she)計應(ying)力(li)、磨(mo)損、使用(yong)中的(de)腐蝕。在設(she)(she)計階段，腐蝕問題同其他的(de)操(cao)作條件(jian)和(he)設(she)(she)計參數如(ru)壓(ya)力(li)、溫度和(he)速度一樣重要(yao)(yao)。為(wei)(wei)了獲(huo)得最佳的(de)使用(yong)壽命(ming)，不銹鋼選材要(yao)(yao)基(ji)于耐腐蝕的(de)觀點。要(yao)(yao)向材料供(gong)應(ying)商(shang)索取簡明而(er)清晰的(de)材料質量保證書面說明，確保供(gong)應(ying)的(de)材料正確。設(she)(she)計說明書內要(yao)(yao)有(you)材料的(de)耐蝕性。


   f. 構件壽命


    以熱(re)交換(huan)(huan)器(qi)為例，熱(re)交換(huan)(huan)器(qi)的(de)(de)殼體、管箱和管板應該被設計至少使用10年(nian)或是(shi)(shi)原有(you)管束的(de)(de)壽命另加兩(liang)個更換(huan)(huan)管束的(de)(de)周期(qi)(qi)。選擇的(de)(de)初(chu)始管子應該至少使用兩(liang)個運(yun)轉周期(qi)(qi)或5年(nian)，除非個別特殊環境的(de)(de)熱(re)交換(huan)(huan)器(qi)，可能是(shi)(shi)只有(you)較短的(de)(de)預(yu)期(qi)(qi)壽命。可是(shi)(shi)，這(zhe)些規定不適用于核能熱(re)交換(huan)(huan)器(qi)和壓力(li)容器(qi)。


    由于不銹(xiu)鋼(gang)類型(xing)多，列入(ru)標(biao)準的(de)牌號(hao)多達一百多種(zhong)，同時還(huan)有大量廣泛使(shi)用的(de)非(fei)標(biao)準牌號(hao)，每(mei)一種(zhong)不銹(xiu)鋼(gang)都有自己特定(ding)的(de)性能、功能和使(shi)用范(fan)圍。因此，正確、恰(qia)當地選擇(ze)合適的(de)鋼(gang)種(zhong)難度很(hen)大。這是因為它涉及的(de)材料學、腐蝕學以(yi)及工程(cheng)學等(deng)多種(zhong)學科的(de)專門知識(shi)。除此以(yi)外，工程(cheng)經驗是合理選用不銹(xiu)鋼(gang)不可缺少的(de)重要條件(jian)。


    通過(guo)合理地選擇(ze)、正確使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)，使(shi)(shi)不銹(xiu)(xiu)鋼材料的特性和功能，在使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)中得到充分體現和發(fa)揮，進而(er)延長不銹(xiu)(xiu)鋼零部件的使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)壽命(ming)，


    保證(zheng)不(bu)銹鋼零部件、模具和機(ji)械(xie)設備的(de)高精(jing)度(du)。這正是不(bu)銹鋼工作(zuo)者應盡的(de)職責。




三(san)、性能選材法(fa)


   性能(neng)選用(yong)法包(bao)括(kuo)使用(yong)性能(neng)和(he)工藝性能(neng)。


 1. 使(shi)用性能


   人們一般慣(guan)于從各種材料手冊中查閱和比較各種材料的(de)性能(neng)，然后選用。近年來(lai)，由于計(ji)算機的(de)普遍應用，已將這些性能(neng)匯(hui)編(bian)為數據庫，便(bian)于檢索和專(zhuan)家系統調用。


   若有兩種主要(yao)性能(neng)時(shi)，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(wei)了確(que)保使(shi)用(yong)性能和(he)使(shi)用(yong)安全，選用(yong)時可以提(ti)高一級或幾級使(shi)用(yong)。已經使(shi)用(yong)10Cr17（17％Cr）型的(de)地(di)方可以使(shi)用(yong)Cr-Ni鋼18-8型，已經使(shi)用(yong)06Cr11Ti型的(de)地(di)方有時也可用(yong)10Cr17型。另外(wai)還許多(duo)在成分(fen)方面的(de)改型鋼種并沒(mei)有在上述(shu)表示出來(lai)。


 2. 工藝性(xing)能(neng)


   前面的有關(guan)章節已經介紹了不銹(xiu)鋼焊(han)接性(xing)、切削性(xing)、熱加(jia)工性(xing)及深沖性(xing)等工藝性(xing)能，可參閱(yue)。


   在使用(yong)性能滿足要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)后，工(gong)藝(yi)性能選(xuan)材時，關注點主要(yao)(yao)是加(jia)工(gong)性能和加(jia)工(gong)成本(ben)。即在較低的加(jia)工(gong)成本(ben)下完成加(jia)工(gong)的可行性。當所選(xuan)材料的使用(yong)性能，能滿足要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)，但不能加(jia)工(gong)或加(jia)工(gong)費用(yong)太高(gao)而不能承(cheng)受時，可以(yi)選(xuan)用(yong)較高(gao)一(yi)級不銹鋼種。


 3. 性能遞增(zeng)選材法


   不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的類型和鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)繁(fan)多，性(xing)能(neng)各異(yi)，但也(ye)有(you)(you)略同的。不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的牌號(hao)繁(fan)多，多達數百(bai)種(zhong)；雖說牌號(hao)有(you)(you)數百(bai)種(zhong)，但總可以歸集(ji)為，


   奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼、馬氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼、鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼、雙相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼和(he)沉淀(dian)硬化不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼五大(da)類(lei)。同類(lei)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼性(xing)能(neng)多有(you)相(xiang)似或相(xiang)近之處，為了便于(yu)選(xuan)擇(ze)(ze)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼，可按使用性(xing)能(neng)及工藝性(xing)能(neng)，在不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼的五大(da)類(lei)型中選(xuan)定一類(lei)，在選(xuan)定的一類(lei)中再(zai)確定一個鋼種，這樣范(fan)圍(wei)(wei)就(jiu)大(da)大(da)縮(suo)小了許多。隨(sui)著性(xing)能(neng)的遞增，范(fan)圍(wei)(wei)逐步遞減，要選(xuan)擇(ze)(ze)的鋼種就(jiu)會出現。



四、成本選材法(fa)


   成(cheng)本(ben)(ben)選材(cai)(cai)法的成(cheng)本(ben)(ben)，包括(kuo)有材(cai)(cai)料(liao)成(cheng)本(ben)(ben)和生(sheng)產（制造）成(cheng)本(ben)(ben)。如果加工(gong)制作工(gong)藝相差(cha)無幾，只是(shi)消耗材(cai)(cai)料(liao)存在有差(cha)別，也就是(shi)說，可根據確定的不(bu)同參量選用(yong)材(cai)(cai)料(liao)。否則就需要綜合考(kao)慮材(cai)(cai)料(liao)成(cheng)本(ben)(ben)和制造工(gong)藝費用(yong)來選用(yong)材(cai)(cai)料(liao)。


 1. 材料成本法


   若制造工藝的(de)(de)(de)費用沒有差異，則使用材料的(de)(de)(de)用戶對(dui)不(bu)需要熱處理的(de)(de)(de)鋼(gang)種，采用不(bu)同的(de)(de)(de)經濟(ji)參數來(lai)比較和選用：等強(qiang)度的(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)重量；等剛度的(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)重量；等強(qiang)度的(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)成本；等剛度的(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)成本。


   設計時若(ruo)使(shi)用(yong)屈(qu)服強度，則選用(yong)屈(qu)服強度。載荷(he)相同時，變(bian)(bian)形(xing)量(liang)愈大，剛度愈小。很容易看出(chu)，變(bian)(bian)形(xing)及所需要的屈(qu)服強度因(yin)負荷(he)方式而不(bu)同，并與結構(gou)部件的幾何形(xing)狀有關。


   從上面的(de)分析，可以(yi)得(de)到(dao)如(ru)下幾點看法(fa)。


    ①. 用低合金(jin)高強(qiang)度鋼(gang)代替碳(tan)鋼(gang)，屈服強(qiang)度提高了，只在等強(qiang)度的判據下(xia)，可以節(jie)(jie)(jie)約(yue)(yue)(yue)鋼(gang)材(cai)，節(jie)(jie)(jie)約(yue)(yue)(yue)的程度與屈服強(qiang)度的比(bi)值也因載荷方式(shi)而不(bu)(bu)同，不(bu)(bu)能(neng)因為(wei)屈服強(qiang)度提高30％就認為(wei)能(neng)節(jie)(jie)(jie)約(yue)(yue)(yue)鋼(gang)材(cai)30％。若(ruo)使用等剛度判據，并不(bu)(bu)能(neng)節(jie)(jie)(jie)約(yue)(yue)(yue)鋼(gang)材(cai)。


    ②. 使用強(qiang)度(du)高的鋼種，若采用等(deng)剛度(du)判(pan)(pan)據，肯定會(hui)增加(jia)成本；若采用等(deng)強(qiang)度(du)判(pan)(pan)據，是否(fou)有經濟效益，取決于屈服強(qiang)度(du)的比值(zhi)及鋼材價(jia)格的比值(zhi)。


    ③. 對于交通運輸(shu)，例(li)如，車輛、船(chuan)舶(bo)等用鋼，為了減少運輸(shu)費用，增加運輸(shu)量(liang)(liang)，應該(gai)考慮采用等強(qiang)度相(xiang)對重(zhong)量(liang)(liang)和等剛(gang)度相(xiang)對重(zhong)量(liang)(liang)。對于固定結(jie)構，例(li)如，橋(qiao)梁、房屋等，則應使用等強(qiang)度相(xiang)對成(cheng)(cheng)本(ben)和等剛(gang)度相(xiang)對成(cheng)(cheng)本(ben)。至于改用鋼種所引起的(de)經濟(ji)效(xiao)益的(de)分配，則隨經濟(ji)體(ti)制的(de)不(bu)同（例(li)如，計劃經濟(ji)、商品經濟(ji)等），而(er)有不(bu)同方(fang)法(fa)。


    ④. 上面的(de)(de)(de)分析(xi)(xi)只考慮材(cai)料的(de)(de)(de)屈服強(qiang)度和變形，在下面，將結合材(cai)料工藝綜合地分析(xi)(xi)成(cheng)本(ben)。若(ruo)有低溫韌性(xing)、大氣腐蝕、可焊性(xing)、耐磨(mo)性(xing)等問題，則(ze)應參考性(xing)能選材(cai)的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)，將這些因素作為(wei)約束(shu)條件，或采(cai)用(yong)多目標的(de)(de)(de)選材(cai)法(fa)。


 2. 生產成本法


   從(cong)原材料制成(cheng)部件全過程(cheng)的(de)成(cheng)本分析，提供選材的(de)另一種方(fang)法。


   以前的廚具(ju)、炊具(ju)大(da)部分采用(yong)有色金屬如鋁、銅或搪瓷等，而現在已(yi)基本(ben)被不(bu)銹鋼(gang)取(qu)代(dai)，不(bu)銹鋼(gang)不(bu)僅使(shi)用(yong)壽命長(chang)，而且美(mei)觀、價格(ge)低廉(lian)、無污(wu)染(ran)，生產(chan)廢品易于回收再利(li)用(yong)。


  下面(mian)提供幾個為(wei)了(le)降低(di)成(cheng)本，應該(gai)考(kao)慮下述幾方面(mian)的問題。


    ①. 如果在(zai)某些高溫度環(huan)境(jing)中，當需(xu)要(yao)使用或(huo)計劃使用昂貴的高鎳(nie)合金的時候，可考慮(lv)能否用12Cr16Ni35（330）不銹鋼來代替以滿足要(yao)求(qiu)。


    ②. 可否用20Cr25Ni20（310）或16Cr23Ni13（309）來代(dai)替12Cr16Ni35（330），相(xiang)比之下(xia)，這些鋼的高溫強度較低(di)，但是(shi)對多(duo)種用途具(ju)有良好的性能。


    ③. 假如需(xu)(xu)要(yao)使用或計劃使用022Cr19Ni10（304L）不(bu)銹鋼(gang)，則(ze)要(yao)認(ren)真考慮是否(fou)真的(de)(de)需(xu)(xu)要(yao)這種低(di)碳(tan)品種。在(zai)022Cr19Ni10（304L）不(bu)銹鋼(gang)焊接熱(re)影(ying)(ying)響區，能夠保持充分的(de)(de)非(fei)常有(you)效的(de)(de)抗腐蝕性，但是有(you)時卻將其用于與熱(re)影(ying)(ying)響區腐蝕危險無關緊要(yao)的(de)(de)地方，造成不(bu)必(bi)要(yao)的(de)(de)浪費。


    ④. 在選(xuan)用(yong)成形用(yong)不銹鋼(gang)時，可(ke)否用(yong)12Cr17Ni7（301）代替06Cr19Ni10（304），由于在絕(jue)大(da)多數(shu)情況下，略(lve)微降(jiang)低鉻和鎳的(de)含量(liang)并(bing)不會大(da)大(da)降(jiang)低抗腐蝕性，所以唯(wei)一真正的(de)決定(ding)因素是成形性能。


    ⑤. 如果用12Cr17Mn6Ni5N（201）不銹鋼代替 12Cr17Ni7（301）不銹鋼可(ke)以大大降低成(cheng)本的(de)話(hua)，雖然在200系列中用錳代替鎳，但其抗(kang)腐蝕性能(neng)卻能(neng)滿足多種用途。當然應考慮(lv)可(ke)成(cheng)形性和外觀特點方面的(de)差異。


    ⑥. 400系(xi)(xi)列中(zhong)(zhong)的(de)某(mou)種(zhong)合金(jin)可以(yi)用來代(dai)替(ti)Cr-Ni（300系(xi)(xi)列）或Cr-Mn-Ni（200系(xi)(xi)列）中(zhong)(zhong)的(de)某(mou)些鋼種(zhong)，10Cr17（430）在許多用途中(zhong)(zhong)可以(yi)滿足對(dui)其抗腐蝕性能的(de)要求(qiu)，但應考慮加工過程(cheng)中(zhong)(zhong)遇(yu)到(dao)的(de)各種(zhong)困難。


    ⑦. 可以用06Cr11Ti（409）或其他11％Cr合金代替17％Cr合金，這就會使抗腐(fu)蝕(shi)性(xing)能大幅度下降，但是能否滿足使用要(yao)求才是關鍵。目前有(you)幾種06Crl1Ti（409）的改進型，它們具有(you)不(bu)同的耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能、表面質(zhi)量和可加工性(xing)。


    ⑧. 可(ke)以(yi)用(yong)某(mou)種(zhong)(zhong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)代替其(qi)他金屬(shu)或(huo)非金屬(shu)材(cai)料，通常，這種(zhong)(zhong)改變(bian)可(ke)以(yi)用(yong)較低的成本實現較好(hao)的使用(yong)性能。但是(shi)，當(dang)考慮(lv)總(zong)成本而不(bu)是(shi)只考慮(lv)原材(cai)料價格時，使用(yong)較高等級的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)通常會更為(wei)經(jing)濟。



五、多目標(biao)選材法(fa)


   實際(ji)上選材是個多目(mu)標的(de)決策問題(ti)，這些目(mu)標有成(cheng)本(ben)和性能兩(liang)類。成(cheng)本(ben)可分(fen)為變動成(cheng)本(ben)和固定成(cheng)本(ben)兩(liang)大項。


   前面將性(xing)(xing)能(neng)(neng)定義為：“材料(liao)的性(xing)(xing)能(neng)(neng)是一種參量(liang)，用于表征材料(liao)在給定外界條件(jian)下的行為”。


   考慮到材料的(de)(de)應用，可(ke)將(jiang)性(xing)能分為使(shi)用性(xing)能及工藝性(xing)能。應該指出，上述定(ding)義中(zhong)的(de)(de)外界條(tiao)(tiao)(tiao)件(jian)除了(le)自(zi)然條(tiao)(tiao)(tiao)件(jian)外，還應包括社(she)會條(tiao)(tiao)(tiao)件(jian)，特別是人類的(de)(de)喜愛和社(she)會的(de)(de)選擇。


   前(qian)面(mian)所(suo)討論(lun)的性能選材(cai)法和成本選材(cai)法，是(shi)將多目標(biao)簡(jian)化(hua)為單目標(biao)，即性能或成本，為的是(shi)將選材(cai)問題簡(jian)單化(hua)，實(shi)際上，性能本身也(ye)有(you)多目標(biao)。


   如(ru)果將價值(zhi)工程用(yong)于(yu)材(cai)(cai)料的(de)選(xuan)用(yong)，那(nei)么(me)選(xuan)材(cai)(cai)即可(ke)簡化為：“選(xuan)擇能滿足部件對材(cai)(cai)料的(de)最(zui)低(di)要求，而成(cheng)本(ben)(ben)又是最(zui)低(di)的(de)材(cai)(cai)料”。這(zhe)樣(yang)即可(ke)將性能與成(cheng)本(ben)(ben)的(de)要求并稱為特性。


   對于(yu)特性(xing)(xing)(xing)、要求、性(xing)(xing)(xing)能等(deng)的確定是較(jiao)為(wei)困(kun)難的，因為(wei)這需要依據科學知識和實際經驗(yan)進行判斷。例如，當對不(bu)(bu)銹(xiu)鋼和塑(su)料有比較(jiao)深入的了解后，在(zai)選(xuan)擇洗(xi)衣機外殼材(cai)料時，就(jiu)一定會選(xuan)用塑(su)料而不(bu)(bu)選(xuan)用不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。因為(wei)塑(su)料的特性(xing)(xing)(xing)就(jiu)足(zu)可以滿足(zu)洗(xi)衣機外殼的要求，其(qi)性(xing)(xing)(xing)能可以超(chao)過不(bu)(bu)銹(xiu)鋼而成本卻遠遠低于(yu)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。