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(shou)先要確定不銹鋼的使用條件(jian)，包括溫(wen)度、介(jie)質成(cheng)分、受力狀態、制作工(gong)藝、設計壽命、特殊要求。
隨(sui)后就是(shi)依(yi)據使(shi)用(yong)(yong)條(tiao)件，了(le)解相關(guan)不銹鋼的性(xing)能、收集相關(guan)數據及(ji)資料，如室溫、高溫條(tiao)件下使(shi)用(yong)(yong)的力學性(xing)能；腐(fu)蝕環境條(tiao)件使(shi)用(yong)(yong)耐腐(fu)蝕性(xing)能以及(ji)其工藝性(xing)能、物理(li)性(xing)能、價格、供貨(huo)難易程度(du)等。
在了解和(he)收集不到相關數據(ju)的(de)情況下，可(ke)依據(ju)使(shi)用條(tiao)件(jian)進行(xing)必要的(de)實(shi)際經驗、現場掛片試驗或(huo)實(shi)驗室模擬試驗。如(ru)果(guo)沒有條(tiao)件(jian)做(zuo)上述試驗，也可(ke)采用相似條(tiao)件(jian)的(de)運(yun)行(xing)經驗、現場掛片結(jie)果(guo)、實(shi)驗室模擬實(shi)驗、模擬體(ti)運(yun)行(xing)結(jie)果(guo)作(zuo)為(wei)選材的(de)依據(ju)。
在(zai)上述程序中(zhong)(zhong)，使用(yong)(yong)條件(jian)(jian)是決定選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼類別(bie)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)導(dao)因素。例(li)如(ru)，如(ru)果(guo)使用(yong)(yong)溫度(du)(du)是在(zai)低(di)溫條件(jian)(jian)下，就不(bu)(bu)宜(yi)選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼和(he)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼；如(ru)果(guo)在(zai)300～500℃長期(qi)運行，也(ye)不(bu)(bu)宜(yi)選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼和(he)常規(gui)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)、高鉻鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。如(ru)果(guo)要求無(wu)磁，那就只能(neng)選(xuan)(xuan)(xuan)擇(ze)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼；在(zai)要求高強(qiang)度(du)(du)，高硬(ying)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)設備部件(jian)(jian)中(zhong)(zhong)，馬(ma)氏(shi)體(ti)和(he)沉(chen)淀(dian)硬(ying)化(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼是唯(wei)一的(de)(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)(xuan)擇(ze)；在(zai)既要求具有(you)高的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)又(you)要求具有(you)無(wu)磁性(xing)的(de)(de)(de)(de)部件(jian)(jian)，就只能(neng)選(xuan)(xuan)(xuan)擇(ze)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)型沉(chen)淀(dian)硬(ying)化(hua)型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼或冷(leng)加工硬(ying)化(hua)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。
在鋼的(de)(de)類(lei)型確定之后(hou)，可(ke)根(gen)據設備或部件對各(ge)種性(xing)能的(de)(de)要(yao)求，選(xuan)用相適(shi)應(ying)的(de)(de)不銹鋼牌(pai)(pai)號。通(tong)常都(dou)能選(xuan)到合適(shi)的(de)(de)牌(pai)(pai)號，當無相應(ying)牌(pai)(pai)號可(ke)選(xuan)擇(ze)時，只能在耐(nai)蝕合金中選(xuan)擇(ze)或者研究新的(de)(de)不銹鋼牌(pai)(pai)號。
總的來說(shuo)，選用不銹鋼(gang)的方法有性能法、成(cheng)本法和多目標選材法等。
材(cai)料的(de)選(xuan)用(yong)包(bao)括材(cai)料的(de)選(xuan)擇和應用(yong)。
一、提出(chu)問題
1. 材料失(shi)效的主要(yao)方(fang)式為斷裂、腐蝕和磨損
為防止(zhi)失(shi)效(xiao)事故的(de)(de)發(fa)生(sheng)，就(jiu)需要依(yi)據失(shi)效(xiao)原因，通過選用(yong)(yong)合適的(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)，采用(yong)(yong)恰當的(de)(de)工藝，來防止(zhi)材(cai)(cai)料(liao)失(shi)效(xiao)。這類失(shi)效(xiao)可能(neng)發(fa)生(sheng)在(zai)(zai)使用(yong)(yong)過程(cheng)中(zhong)，也可能(neng)發(fa)生(sheng)在(zai)(zai)生(sheng)產加工階段，這就(jiu)會(hui)涉及材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)使用(yong)(yong)性能(neng)和工藝性能(neng)。解(jie)決(jue)這類選材(cai)(cai)問題需要運用(yong)(yong)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)應用(yong)(yong)和失(shi)效(xiao)、材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)使用(yong)(yong)性能(neng)和材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)工藝性能(neng)等方面的(de)(de)知識(shi)。
2. 材料的選擇(ze)
當(dang)然是(shi)選擇成本最(zui)低(di)(di)而又滿足(zu)最(zui)低(di)(di)使(shi)用(yong)性能的(de)材(cai)料(liao)，這是(shi)價值工程在材(cai)料(liao)問題上(shang)的(de)應用(yong)，也是(shi)個多(duo)目標的(de)決策問題。材(cai)料(liao)要(yao)選用(yong)成本低(di)(di)廉的(de)，并能滿足(zu)最(zui)低(di)(di)使(shi)用(yong)性能要(yao)求(qiu)材(cai)料(liao)的(de)，也就是(shi)性價比最(zui)高的(de)材(cai)料(liao)。
適應(ying)(ying)科技、社(she)會(hui)和(he)(he)市(shi)場(chang)(chang)的(de)(de)發展，選(xuan)擇材(cai)料，這是帶戰略性的(de)(de)選(xuan)材(cai)問(wen)題。例如(ru)，最(zui)新科技成果的(de)(de)應(ying)(ying)用；社(she)會(hui)條件的(de)(de)限制，如(ru)資源(yuan)和(he)(he)環保(bao)的(de)(de)限制；市(shi)場(chang)(chang)預測，消(xiao)費者對(dui)產(chan)品式(shi)樣(yang)的(de)(de)喜好和(he)(he)購買(mai)力影響(xiang)了產(chan)品的(de)(de)檔次，從而影響(xiang)了對(dui)材(cai)料的(de)(de)選(xuan)用，這些問(wen)題有賴(lai)于對(dui)市(shi)場(chang)(chang)要求的(de)(de)判(pan)斷，涉及心(xin)理學(xue)、技術美學(xue)、預測學(xue)等方(fang)面知識。
不(bu)銹鋼的(de)(de)選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)不(bu)可(ke)避免地會(hui)遇到上述問(wen)題。綜上所述，不(bu)銹鋼的(de)(de)選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)是一種較為復(fu)雜的(de)(de)判斷問(wen)題，特(te)別是大宗不(bu)銹鋼的(de)(de)選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)，需要應(ying)用(yong)(yong)材料系統中決策方面技(ji)術，即在明確問(wen)題的(de)(de)基礎(chu)上，然后分析問(wen)題，最(zui)后提出(chu)選(xuan)(xuan)(xuan)用(yong)(yong)方案。
二、材(cai)料選擇的(de)步(bu)驟
不銹鋼材料選擇應遵(zun)循(xun)的順序(xu)是：使用條件(jian)評價(jia)→設(she)計評價(jia)→材料選擇→材料成本(ben)評價(jia)→相關(guan)規范。
選用不(bu)銹鋼(gang)(gang)時(shi)，首先(xian)要(yao)明確使用環境對(dui)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)要(yao)求(qiu)，即(ji)耐腐(fu)蝕性(xing)、耐熱性(xing)及機械(xie)性(xing)能(neng)等；其次才是(shi)考查綜合成(cheng)本。例如，包括原(yuan)材料(liao)成(cheng)本、加(jia)工成(cheng)本和廢品(pin)等。當較(jiao)為便宜的(de)不(bu)銹鋼(gang)(gang)，具有上述所需的(de)性(xing)能(neng)的(de)，無(wu)疑選用便宜的(de)不(bu)銹鋼(gang)(gang)是(shi)最佳選擇(ze)。如果(guo)用量非常大時(shi)，專門為此(ci)設計一新鋼(gang)(gang)種，來滿足需要(yao)，那也值得和合算的(de)。
1. 材料使(shi)用條件的(de)評價
材料(liao)選(xuan)擇的(de)(de)(de)第一步是全面評價由所選(xuan)用(yong)的(de)(de)(de)不銹鋼材料(liao)制作成的(de)(de)(de)零部件在工藝環境和設備的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)條件下，能否滿足(zu)如使(shi)用(yong)溫度(du)、壓力和流體的(de)(de)(de)狀態的(de)(de)(de)要(yao)求。為此需(xu)要(yao)掌(zhang)握如下的(de)(de)(de)工藝數據。
①. 使用環境(jing)-操作(zuo)介質(zhi)(zhi)的(de)性(xing)質(zhi)(zhi)和成分(fen)、水(shui)的(de)化學(xue)性(xing)質(zhi)(zhi)、蒸汽質(zhi)(zhi)量、溶液(ye)的(de)組分(fen)及(ji)濃度、傳導率、pH值、通(tong)風、雜質(zhi)(zhi)等(deng)。
②. 壓力-平均(jun)值(zhi)和范(fan)圍，恒定或交(jiao)替變(bian)化，內部載(zai)荷或外部載(zai)荷。
③. 溫度-平均(jun)值(zhi)和范圍，恒定或變量，熱(re)梯度和熱(re)振動。
④. 速(su)度(du)-流動(dong)(dong)速(su)率，線性(xing)速(su)度(du)，名義速(su)度(du)和范圍(wei)，攪(jiao)動(dong)(dong)程(cheng)度(du)，湍流等。
要想選(xuan)擇(ze)滿意的材料性能，除了使(shi)用溫度(du)和壓(ya)力(li)(li)外，還(huan)必(bi)須考(kao)慮其他因素(su)，如啟動和關閉(bi)、間歇操作(zuo)、瞬(shun)時現象(xiang)、壓(ya)力(li)(li)沖(chong)擊(ji)及系統(tong)的瞬(shun)間失效。
2. 設計(ji)的(de)評價
使(shi)用條(tiao)件評價完(wan)之后(hou)，隨之其后(hou)，則需要(yao)依據材料考慮設備(bei)設計和(he)各種零部(bu)件的類(lei)型(xing)、尺寸、配合和(he)服役期間的臨界狀態(tai)。同時還要(yao)根據所選用的材料考慮各種加(jia)工制造技術的可行性，如鍛(duan)造、冷熱成形、機加(jia)工和(he)焊接等。
3. 材料的評(ping)估
材料的(de)(de)評估包(bao)括(kuo)材料的(de)(de)性能和(he)冶金方面(mian)的(de)(de)試驗，含金屬連接在(zai)內的(de)(de)加工性的(de)(de)檢測以及在(zai)實驗室和(he)現(xian)場試驗中材料的(de)(de)適用性。材料的(de)(de)耐蝕(shi)性評估將進(jin)一步討論(lun)。
a. 材料試驗
除了用化學(xue)分析檢(jian)查(cha)材(cai)料的(de)(de)(de)成(cheng)分以(yi)外，通常對(dui)所選定試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣進行(xing)表觀檢(jian)查(cha)和力學(xue)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)以(yi)及(ji)(ji)確定原(yuan)材(cai)料是(shi)否(fou)滿(man)足每個規定的(de)(de)(de)要(yao)求。另外需要(yao)對(dui)焊接(jie)(jie)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣進行(xing)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)以(yi)評(ping)定焊接(jie)(jie)質(zhi)量。其中力學(xue)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)有拉(la)伸試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)、彎(wan)曲試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)、沖擊試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)等(deng)。材(cai)料截(jie)面試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣的(de)(de)(de)金相檢(jian)查(cha)提(ti)供含(han)夾雜(za)物(wu)(wu)材(cai)料與純凈(jing)度相關的(de)(de)(de)信息，并(bing)提(ti)供金相結構及(ji)(ji)晶粒尺寸(cun)。對(dui)于焊接(jie)(jie)部位(wei)，類似的(de)(de)(de)檢(jian)查(cha)可以(yi)檢(jian)驗(yan)出焊接(jie)(jie)缺(que)陷(xian)，如夾雜(za)物(wu)(wu)、孔隙度、裂紋及(ji)(ji)不符合要(yao)求的(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)技術(shu)等(deng)。這些試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)對(dui)材(cai)料本身是(shi)典(dian)型的(de)(de)(de)破壞(huai)性(xing)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)。
b. 材(cai)料耐蝕性的評估和選擇
材料的選用(yong)，愈來(lai)愈習慣用(yong)模擬環境試(shi)驗(yan)(yan)的數據作(zuo)為依據來(lai)選擇(ze)材料以(yi)防(fang)止腐蝕，包(bao)括高溫腐蝕。這(zhe)些試(shi)驗(yan)(yan)包(bao)括：腐蝕掛片試(shi)驗(yan)(yan)；熱(re)(re)質量分(fen)析（TGA）；動態燃燒(shao)室的研究；熱(re)(re)循(xun)環；實驗(yan)(yan)室玻(bo)璃器(qi)皿(min)的試(shi)驗(yan)(yan)；現(xian)場試(shi)驗(yan)(yan)。
c. 材料的(de)功能要(yao)求
①. 強度
強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)包括(kuo)多個力(li)學性(xing)能，最(zui)常用來指拉伸強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)和(he)屈服強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)。可以利用應(ying)力(li)-應(ying)變曲線來理解(jie)它們。其他相關(guan)的(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)還包括(kuo)壓縮、彎曲、剪切和(he)扭轉強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)。在條件許可情況下最(zui)好使用高強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)材料以減少零(ling)件的(de)厚度(du)(du)。
②. 疲勞強度
疲勞(lao)是(shi)指由循環應(ying)(ying)力(li)造成金屬(shu)斷裂(lie)的(de)(de)失(shi)(shi)效(xiao)。常(chang)見(jian)的(de)(de)例子包括遠低(di)于(yu)拉伸強度的(de)(de)速變應(ying)(ying)力(li)。當(dang)應(ying)(ying)力(li)增大時，引起失(shi)(shi)效(xiao)所需(xu)要的(de)(de)循環次(ci)(ci)數(shu)就減少。習慣上繪制金屬(shu)應(ying)(ying)力(li)和循環次(ci)(ci)數(shu)曲線（S-N），如圖4-3所示。曲線由應(ying)(ying)力(li)相對于(yu)循環次(ci)(ci)數(shu)的(de)(de)對數(shu)來描(miao)繪。對于(yu)一(yi)個給定的(de)(de)較大循環次(ci)(ci)數(shu)，通常(chang)在低(di)于(yu)某應(ying)(ying)力(li)值(zhi)的(de)(de)情況下不發生(sheng)失(shi)(shi)效(xiao)，這個應(ying)(ying)力(li)值(zhi)就稱為疲勞(lao)極(ji)限(xian)。因為以保持正常(chang)的(de)(de)應(ying)(ying)力(li)不高于(yu)疲勞(lao)極(ji)限(xian)的(de)(de)應(ying)(ying)力(li)防止變形和斷裂(lie)，所以疲勞(lao)失(shi)(shi)效(xiao)幾乎總是(shi)伴隨著(zhu)突變、缺(que)口、沖擊、殘(can)余應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)存在而發生(sheng)。
疲(pi)勞(lao)失效常常發生在焊接(jie)接(jie)頭，因為采用(yong)焊接(jie)接(jie)頭，這樣(yang)的(de)設計(ji)會(hui)出現明顯(xian)的(de)應(ying)力集中效應(ying)。有(you)利(li)于耐疲(pi)勞(lao)的(de)材(cai)(cai)料特性和設計(ji)特性有(you)，利(li)用(yong)合金化(hua)或熱處理來提高拉伸強(qiang)度；減(jian)少(shao)工件的(de)厚度，使用(yong)拋光表面(mian)，降低(di)(di)設計(ji)應(ying)力，細(xi)化(hua)材(cai)(cai)料的(de)晶粒尺寸，消除材(cai)(cai)料的(de)冶(ye)金缺陷和殘(can)余應(ying)力，減(jian)輕表面(mian)存在壓應(ying)力，減(jian)少(shao)助長腐蝕和疲(pi)勞(lao)的(de)環境，并且采用(yong)金屬覆蓋層，如Cr、Ni或Cd（鎘(ge)）鍍層，這是(shi)因為鍍層中的(de)微(wei)裂(lie)紋有(you)可能會(hui)降低(di)(di)疲(pi)勞(lao)強(qiang)度。
③. 脆性斷裂
脆性斷(duan)裂(lie)(lie)是在低于(yu)屈服(fu)強度的(de)(de)正常(chang)應(ying)力(li)下，由于(yu)裂(lie)(lie)紋的(de)(de)快速擴展而(er)造(zao)成(cheng)的(de)(de)失效(xiao)。絕大多數(shu)的(de)(de)脆性斷(duan)裂(lie)(lie)發(fa)生(sheng)在具有體心立方(fang)（bcc）晶(jing)格結構(gou)的(de)(de)金(jin)(jin)屬中(zhong)，特別是鐵素體不銹鋼(gang)，不僅在低于(yu)臨界拉伸(shen)強度，甚至低于(yu)屈服(fu)強度的(de)(de)情況(kuang)下就會發(fa)生(sheng)完全(quan)的(de)(de)斷(duan)裂(lie)(lie)。鋼(gang)發(fa)生(sheng)脆性斷(duan)裂(lie)(lie)的(de)(de)條(tiao)件如下：本身(shen)存(cun)在缺陷(xian)；缺陷(xian)處(chu)存(cun)在殘(can)余拉伸(shen)應(ying)力(li)與工作(zuo)載荷引起(qi)的(de)(de)拉伸(shen)應(ying)力(li)的(de)(de)交匯，如果應(ying)力(li)是三維方(fang)向(xiang)就更為嚴重(zhong)；足(zu)夠(gou)低的(de)(de)溫度；還(huan)原處(chu)理、成(cheng)分、軋制操(cao)作(zuo)和后續的(de)(de)熱處(chu)理等冶金(jin)(jin)因素；韌性；蠕變；耐熱性；熱和腐(fu)蝕；耐蝕性；氫(qing)腐(fu)蝕；加工性。
④. 韌性
材(cai)料的(de)韌(ren)性就是(shi)指材(cai)料斷裂之前吸收能(neng)量和塑性變(bian)形的(de)能(neng)力，韌(ren)性是(shi)用材(cai)料成形和斷裂期間(jian)吸收的(de)能(neng)量來衡量的(de)。它是(shi)最(zui)重要的(de)低溫(wen)力學性能(neng)而不是(shi)強(qiang)度(du)。缺口(kou)的(de)韌(ren)性受化學成分、微觀組織、晶粒(li)尺寸(cun)、晶粒(li)生長的(de)模(mo)式、截面尺寸(cun)、冷熱加(jia)工(gong)的(de)溫(wen)度(du)、加(jia)工(gong)方法和表面狀況如滲碳和脫碳等(deng)影(ying)響。
基本試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)：最(zui)普通(tong)的(de)韌性(xing)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)是采用帶缺口(kou)的(de)試(shi)(shi)(shi)樣，通(tong)常通(tong)過沖擊試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)測量缺口(kou)韌性(xing)，或(huo)在(zai)相(xiang)對較(jiao)低的(de)應變速率下(xia)測量斷(duan)裂韌性(xing)。沖擊試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)可(ke)揭示材料(liao)的(de)低溫強(qiang)度、韌性(xing)不足和脆性(xing)，這些試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)特別適合鐵素體材料(liao)，可(ke)以顯示韌性(xing)向脆性(xing)的(de)轉變。
⑤. 耐蝕(shi)性
金屬(shu)和(he)合金的破壞大多是由腐蝕造成的。實(shi)際上(shang)對于所有包含一系列基本操作的工(gong)藝過程來(lai)說，設備、換(huan)(huan)熱器(qi)、管道構件(jian)或其他系統(tong)構件(jian)的失效就意(yi)(yi)味著停工(gong)、昂貴的維修(xiu)和(he)更換(huan)(huan)構件(jian)，因(yin)此壓力容器(qi)和(he)換(huan)(huan)熱器(qi)的結構材料應(ying)該在使用環境中具(ju)有合適的腐蝕速(su)率。另外注意(yi)(yi)由周圍氣氛引(yin)起(qi)的腐蝕。
d. 根據耐(nai)蝕(shi)性的條件來選擇材料良好的搭配(pei)
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(xiao)
盡管材料(liao)選擇已經是十分認(ren)真(zhen)了(le)，并且有時(shi)還(huan)進一(yi)步采用了(le)防腐蝕(shi)(shi)方法(fa)(fa)，但少數(shu)意外的失效(xiao)總還(huan)會發生。導(dao)致(zhi)意外腐蝕(shi)(shi)失效(xiao)的原因可(ke)能為(wei)以(yi)下一(yi)種或幾種：使用了(le)帶(dai)有缺陷的材料(liao)；設計不(bu)(bu)(bu)合理(li)；不(bu)(bu)(bu)正(zheng)常的操作(zuo)；制造不(bu)(bu)(bu)當和檢驗不(bu)(bu)(bu)充分；維(wei)護不(bu)(bu)(bu)適當。所以(yi)采取一(yi)定的預防措施，是避(bi)免腐蝕(shi)(shi)失效(xiao)發生的有效(xiao)辦法(fa)(fa)。
f. 氫腐蝕
氫(qing)腐蝕是(shi)在高于220～243℃溫度(du)的(de)含氫(qing)環境中(zhong)，碳(tan)鋼和低合金鋼的(de)損傷機(ji)制，一般不被人們所關注(zhu)。室溫下鋼制容器當(dang)然是(shi)可以處理高壓(ya)氫(qing)的(de)。但在較高的(de)溫度(du)下，氫(qing)能擴散(san)到(dao)鋼中(zhong)與碳(tan)原子(zi)反應生成甲烷氣體
2H2+FeC→CH4+Fe
高(gao)溫高(gao)壓下，氫能(neng)夠(gou)與間(jian)隙固溶體中的(de)(de)碳(tan)反(fan)應，導致(zhi)初(chu)始脫碳(tan)，接(jie)著(zhu)在晶界產生不(bu)穩(wen)定(ding)(ding)的(de)(de)碳(tan)化物，形成甲烷氣泡。由于甲烷不(bu)能(neng)從鋼中擴散出去(qu)，它的(de)(de)積聚引起開裂和鼓泡，從而(er)使鋼材失(shi)去(qu)韌性導致(zhi)最終失(shi)效。解決這個問題(ti)就需要穩(wen)定(ding)(ding)鋼中的(de)(de)碳(tan)化物組成、形態和分布。
氫腐(fu)蝕的(de)(de)(de)防(fang)護。根據實(shi)際經驗(yan)防(fang)止氫腐(fu)蝕的(de)(de)(de)唯(wei)一可行的(de)(de)(de)方法，就是使(shi)用(yong)(yong)耐這種破壞(huai)形式的(de)(de)(de)鋼。因(yin)為所有的(de)(de)(de)奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼都含有高Cr，穩(wen)定了(le)鋼中的(de)(de)(de)碳化物組成、形態和分(fen)布(bu)，所以耐高溫氫損傷。因(yin)此，作為另一種防(fang)腐(fu)蝕措施，通常在低合(he)金鋼容器的(de)(de)(de)內表面襯一層不銹(xiu)鋼，是一個經濟實(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)選擇。
g. 加工性
加工(gong)性包括(kuo)成形、機加工(gong)、與(yu)其他(ta)金屬連接的(de)焊(han)接工(gong)藝(yi)及(ji)焊(han)后(hou)熱(re)處(chu)理的(de)難易性。并不(bu)是所(suo)有的(de)加工(gong)車間在技術(shu)上都有能力(li)正(zheng)確地處(chu)理較復雜的(de)材(cai)料。因此(ci)用戶(hu)要了解加工(gong)者的(de)能力(li)，這是最(zui)基本的(de)。另外(wai)，先進加工(gong)技術(shu)需要更高級的(de)檢驗(yan)標準來判斷加工(gong)是否符合要求。
4. 成本核算
在材料的(de)選擇中，選用是實用性和成(cheng)本兩矛(mao)盾統一的(de)最(zui)終結果，可用性價比來(lai)表示。
人們(men)常說“物美價(jia)(jia)廉”和(he)“優(you)質優(you)價(jia)(jia)”，這(zhe)分別是(shi)材(cai)料消(xiao)費(fei)者(zhe)(zhe)和(he)材(cai)料生產者(zhe)(zhe)各自傾向性(xing)的(de)愿望(wang)，材(cai)料消(xiao)費(fei)者(zhe)(zhe)希望(wang)自己所選用的(de)材(cai)料是(shi)“物美價(jia)(jia)廉”的(de)；材(cai)料生產者(zhe)(zhe)希望(wang)自己的(de)產品能(neng)夠“優(you)質優(you)價(jia)(jia)”，但(dan)只有(you)雙方都有(you)經濟(ji)效益，方能(neng)使整個社(she)會有(you)效益。
以(yi)(yi)選用耐(nai)腐蝕(shi)不(bu)銹鋼為(wei)例，如果不(bu)考(kao)(kao)慮其(qi)他(ta)因素，選擇材料時(shi)應考(kao)(kao)慮下(xia)面兩個(ge)方面，一(yi)是最(zui)低的成本(ben)(ben)(ben)，即選擇低成本(ben)(ben)(ben)的材料，并定期更換(huan)或采(cai)取防腐措施；二是高成本(ben)(ben)(ben)腐蝕(shi)最(zui)小，也就(jiu)是不(bu)考(kao)(kao)慮成本(ben)(ben)(ben)，而選擇最(zui)昂貴耐(nai)腐蝕(shi)的材料，其(qi)結果是使用周(zhou)期長，可以(yi)(yi)免于頻(pin)繁(fan)地維修。
在廉(lian)(lian)價(jia)材(cai)料(liao)與高(gao)(gao)價(jia)材(cai)料(liao)之間，一(yi)般會(hui)認為選用高(gao)(gao)級的(de)(de)(de)(de)結構(gou)材(cai)料(liao)產(chan)品(pin)(pin)，成(cheng)本(ben)一(yi)定是較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)，因而制造商會(hui)刻意選擇(ze)廉(lian)(lian)價(jia)低成(cheng)本(ben)的(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)，以求用最低的(de)(de)(de)(de)生產(chan)成(cheng)本(ben)，獲(huo)得競爭性的(de)(de)(de)(de)產(chan)品(pin)(pin)標價(jia)。然(ran)而這(zhe)種做(zuo)法并不(bu)完全是正確的(de)(de)(de)(de)。因為，提高(gao)(gao)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)工藝性能(neng)，通常會(hui)提高(gao)(gao)單(dan)位質量的(de)(de)(de)(de)費用。選用性能(neng)好的(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)，雖然(ran)材(cai)料(liao)成(cheng)本(ben)高(gao)(gao)一(yi)些(xie)，但就整個設備的(de)(de)(de)(de)總(zong)體費用而言(yan)往往會(hui)低一(yi)些(xie)。因此(ci)，由于下列因素，使節省成(cheng)本(ben)成(cheng)為可能(neng)。
①. 需要較(jiao)少的材料(liao)；
②. 較(jiao)短(duan)的熱(re)處理周期；
③. 較少的焊(han)接(jie)時間(jian)和較少的焊(han)接(jie)填充材料；
④. 較低的運(yun)費；
⑤. 在運輸和安裝過(guo)程中，現場(chang)的處理要求更簡單。
5. 使用過程(cheng)中(zhong)可能的失效模式和破壞形式
在(zai)使(shi)用過程中發生的(de)失(shi)效(xiao)(xiao)可能源于(yu)(yu)材料的(de)使(shi)用應(ying)力(li)高于(yu)(yu)安全應(ying)力(li)而引起的(de)過載或者在(zai)應(ying)力(li)集(ji)中處產生的(de)局部變形。大多數情況下失(shi)效(xiao)(xiao)模式(shi)取決于(yu)(yu)材料在(zai)最終狀(zhuang)態下的(de)性(xing)能。如承壓下的(de)失(shi)效(xiao)(xiao)模式(shi)可能是：過度的(de)彈性(xing)變形和(he)(he)彈性(xing)失(shi)穩；塑(su)性(xing)失(shi)穩，變形和(he)(he)破(po)(po)裂(lie)；脆性(xing)斷裂(lie)；疲勞失(shi)效(xiao)(xiao)；蠕變變形和(he)(he)蠕變破(po)(po)壞；環境破(po)(po)壞如腐蝕和(he)(he)氫損傷。
大部(bu)分使用中的(de)失(shi)(shi)(shi)效涉及(ji)在(zai)應(ying)(ying)力集中區缺陷(xian)處裂(lie)紋的(de)萌(meng)生(sheng)。在(zai)焊接結構中，焊接缺陷(xian)是相當普遍的(de)，甚至(zhi)是不可避(bi)免的(de)。因此不僅在(zai)設(she)計中要防止過(guo)載，而(er)(er)且要避(bi)免由脆(cui)性(xing)(xing)斷裂(lie)、疲勞、蠕變(bian)和(he)腐(fu)蝕(shi)可能引起(qi)的(de)低(di)應(ying)(ying)力失(shi)(shi)(shi)效。通(tong)過(guo)材(cai)(cai)料的(de)選擇以及(ji)限制主(zhu)應(ying)(ying)力加(jia)二次應(ying)(ying)力來(lai)避(bi)免過(guo)度的(de)彈(dan)性(xing)(xing)變(bian)形和(he)彈(dan)性(xing)(xing)失(shi)(shi)(shi)穩；通(tong)過(guo)限制主(zhu)應(ying)(ying)力加(jia)二次應(ying)(ying)力來(lai)避(bi)免塑性(xing)(xing)失(shi)(shi)(shi)穩；通(tong)過(guo)正確地選材(cai)(cai)、制造、檢驗、檢查斷口韌性(xing)(xing)等來(lai)避(bi)免脆(cui)性(xing)(xing)斷裂(lie)。在(zai)壓(ya)力容器和(he)換熱器中很(hen)少出現(xian)由普遍腐(fu)蝕(shi)引起(qi)的(de)失(shi)(shi)(shi)效，因為設(she)計者(zhe)意識到普遍腐(fu)蝕(shi)的(de)可能，并通(tong)常采用腐(fu)蝕(shi)裕量或選擇耐腐(fu)蝕(shi)的(de)材(cai)(cai)料。然而(er)(er)，某(mou)些環境中可能發生(sheng)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)，在(zai)設(she)計和(he)選材(cai)(cai)時應(ying)(ying)避(bi)免可能發生(sheng)這種失(shi)(shi)(shi)效。
6. 設備的設計特性
a. 維修
為了使設備(bei)便于(yu)維修，在(zai)設計(ji)階段就應該(gai)很好的(de)了解設備(bei)的(de)特定環境和特殊(shu)要(yao)求。在(zai)設計(ji)中必(bi)須(xu)考(kao)慮的(de)一些與維修相關(guan)的(de)項(xiang)目(mu)，包括(kuo)更換某(mou)些構件所需(xu)的(de)拉動空(kong)間，如拉動熱交換器(qi)的(de)管束所需(xu)的(de)空(kong)間等，裝卸材料(liao)的(de)設備(bei)，預定的(de)清理方法和所需(xu)的(de)設備(bei)，容易更換構件，監控(kong)腐蝕和積垢的(de)能力，現場焊接(jie)的(de)設備(bei)以及停工期檢查的(de)設備(bei)和可用性(xing)。
b. 安全(quan)保險的特(te)性
安(an)(an)全保險的(de)(de)(de)(de)設(she)計概念不僅要清楚(chu)地(di)認識(shi)到制造的(de)(de)(de)(de)局限(xian)性(xing)，而且要為操作提供較大(da)的(de)(de)(de)(de)安(an)(an)全空間，這個概念與斷裂(lie)力(li)學的(de)(de)(de)(de)研究相關。在設(she)計一個設(she)備的(de)(de)(de)(de)各個部分(fen)時要有安(an)(an)全保險的(de)(de)(de)(de)特(te)性(xing)，一般按(an)下列幾個方(fang)面考慮：判斷結構中疲(pi)勞裂(lie)紋可能(neng)擴展的(de)(de)(de)(de)點；確(que)定可能(neng)有的(de)(de)(de)(de)最(zui)小(xiao)裂(lie)紋尺(chi)(chi)寸(cun)；確(que)定可能(neng)有的(de)(de)(de)(de)最(zui)大(da)裂(lie)紋尺(chi)(chi)寸(cun)，該尺(chi)(chi)寸(cun)與最(zui)大(da)破壞程度及可能(neng)有的(de)(de)(de)(de)最(zui)小(xiao)裂(lie)紋與臨(lin)界裂(lie)紋尺(chi)(chi)寸(cun)之間的(de)(de)(de)(de)載(zai)荷(he)相關。
c. 檢查的通道
壓力(li)容器(qi)(qi)(qi)的(de)設計應(ying)該提供檢驗人員(yuan)進入容器(qi)(qi)(qi)檢查腐蝕損(sun)傷的(de)通(tong)道。有(you)足夠的(de)直徑讓人進入的(de)容器(qi)(qi)(qi)應(ying)該有(you)可(ke)移動的(de)內部構件，以允許(xu)進入人員(yuan)通(tong)向容器(qi)(qi)(qi)的(de)所有(you)部位。
d. 安全性
壓力容(rong)器(qi)(qi)和(he)換熱器(qi)(qi)的安(an)全操(cao)(cao)作需(xu)要保守的設計和(he)標(biao)準指(zhi)定的習慣做法(fa)，并使用規(gui)范、標(biao)準中所(suo)許(xu)可的材料。對換熱器(qi)(qi)和(he)壓力容(rong)器(qi)(qi)，視安(an)全性(xing)壓倒一切的原因是避免可能對人類、經濟和(he)環(huan)境(jing)等方面產(chan)生災難性(xing)的失效。為了確保安(an)全，應該按照設計精確地制造設備(bei)并充分地監督檢查，以保證和(he)設計規(gui)范相符。同時要正(zheng)確使用和(he)操(cao)(cao)作設備(bei)。
e. 設備壽命
為了(le)獲得(de)投資帶來的(de)(de)(de)(de)利潤，也為了(le)使(shi)(shi)生產連續地進行，設(she)備(bei)構件(jian)及(ji)設(she)備(bei)本身應該具(ju)有適當的(de)(de)(de)(de)壽命(ming)。構件(jian)的(de)(de)(de)(de)壽命(ming)取(qu)決于設(she)計(ji)、結構材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)性能和(he)它們與使(shi)(shi)用(yong)環境之間的(de)(de)(de)(de)相互作(zuo)用(yong)以及(ji)制(zhi)造和(he)檢查的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)，還包括(kuo)操作(zuo)、維修等(deng)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。為了(le)獲得(de)滿意(yi)的(de)(de)(de)(de)壽命(ming)，設(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)結構材(cai)(cai)料(liao)要(yao)承受住設(she)計(ji)應力、磨損、使(shi)(shi)用(yong)中的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。在設(she)計(ji)階段，腐(fu)蝕(shi)問題同(tong)其(qi)他的(de)(de)(de)(de)操作(zuo)條件(jian)和(he)設(she)計(ji)參(can)數如壓力、溫度和(he)速度一樣重要(yao)。為了(le)獲得(de)最佳(jia)的(de)(de)(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)壽命(ming)，不銹鋼(gang)選材(cai)(cai)要(yao)基(ji)于耐腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)觀點。要(yao)向材(cai)(cai)料(liao)供(gong)應商索(suo)取(qu)簡(jian)明(ming)而清晰的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)質量保(bao)證書(shu)面說明(ming)，確(que)保(bao)供(gong)應的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)正確(que)。設(she)計(ji)說明(ming)書(shu)內要(yao)有材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性。
f. 構件壽(shou)命
以熱(re)(re)交(jiao)換器(qi)為例，熱(re)(re)交(jiao)換器(qi)的(de)(de)殼體、管箱和管板應(ying)該被(bei)設(she)計至(zhi)少使用10年或是原(yuan)有(you)管束的(de)(de)壽命(ming)另加兩個(ge)(ge)更換管束的(de)(de)周(zhou)期(qi)。選擇的(de)(de)初(chu)始管子應(ying)該至(zhi)少使用兩個(ge)(ge)運轉周(zhou)期(qi)或5年，除非個(ge)(ge)別特殊環境的(de)(de)熱(re)(re)交(jiao)換器(qi)，可(ke)能是只(zhi)有(you)較短的(de)(de)預期(qi)壽命(ming)。可(ke)是，這些規定(ding)不(bu)適用于(yu)核能熱(re)(re)交(jiao)換器(qi)和壓力容器(qi)。
由于不(bu)銹鋼(gang)(gang)類型多，列(lie)入標準的(de)(de)(de)牌(pai)號多達一百(bai)多種，同時還有大(da)量廣泛使用的(de)(de)(de)非標準牌(pai)號，每一種不(bu)銹鋼(gang)(gang)都有自己特定的(de)(de)(de)性能(neng)、功能(neng)和使用范圍。因(yin)(yin)此，正確(que)、恰當地選擇合(he)適的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種難度(du)很(hen)大(da)。這(zhe)是因(yin)(yin)為它涉及的(de)(de)(de)材料(liao)學、腐(fu)蝕(shi)學以(yi)及工(gong)程(cheng)學等(deng)多種學科的(de)(de)(de)專門知(zhi)識。除此以(yi)外，工(gong)程(cheng)經驗是合(he)理選用不(bu)銹鋼(gang)(gang)不(bu)可缺少的(de)(de)(de)重要條件。
通過合(he)理地選擇、正確使用，使不銹(xiu)鋼材(cai)料的特(te)性(xing)和功能，在(zai)使用中(zhong)得(de)到充(chong)分體現和發揮，進而延長不銹(xiu)鋼零部(bu)件的使用壽命，
保證(zheng)不銹鋼零部件、模具和機械設備的高精度。這(zhe)正是不銹鋼工作者(zhe)應盡(jin)的職責。
三、性能選材法
性(xing)能(neng)選(xuan)用(yong)法(fa)包括使用(yong)性(xing)能(neng)和工藝性(xing)能(neng)。
1. 使用性能
人們一般慣于(yu)從各種材(cai)料(liao)手冊中查閱(yue)和(he)比較各種材(cai)料(liao)的性能，然(ran)后選用。近年來，由于(yu)計算(suan)機的普(pu)遍應用，已將這些性能匯編為數(shu)據庫，便于(yu)檢索和(he)專家(jia)系統調用。
若(ruo)有(you)兩種(zhong)主(zhu)要(yao)性能時，則可應(ying)用“坐(zuo)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)。
為了確保使用(yong)性(xing)能和使用(yong)安全，選用(yong)時可以提高一級(ji)或幾級(ji)使用(yong)。已(yi)經使用(yong)10Cr17（17％Cr）型的(de)地方可以使用(yong)Cr-Ni鋼(gang)18-8型，已(yi)經使用(yong)06Cr11Ti型的(de)地方有(you)(you)時也可用(yong)10Cr17型。另外還許多在成(cheng)分(fen)方面的(de)改型鋼(gang)種并(bing)沒有(you)(you)在上述表示(shi)出來(lai)。
2. 工藝性能(neng)
前面的(de)有關章節已經(jing)介(jie)紹了不銹鋼焊(han)接(jie)性(xing)、切削性(xing)、熱加工(gong)性(xing)及深沖性(xing)等工(gong)藝(yi)性(xing)能，可參(can)閱。
在使用性(xing)能滿足要(yao)(yao)求后，工(gong)(gong)藝性(xing)能選(xuan)材時，關(guan)注點(dian)主要(yao)(yao)是加工(gong)(gong)性(xing)能和(he)加工(gong)(gong)成本。即在較低的(de)(de)加工(gong)(gong)成本下(xia)完成加工(gong)(gong)的(de)(de)可行性(xing)。當所選(xuan)材料的(de)(de)使用性(xing)能，能滿足要(yao)(yao)求，但不能加工(gong)(gong)或(huo)加工(gong)(gong)費用太高(gao)而(er)不能承受時，可以選(xuan)用較高(gao)一級(ji)不銹(xiu)鋼種。
3. 性(xing)能遞增選材法
不銹鋼的類型和鋼種(zhong)繁(fan)多，性(xing)能各(ge)異(yi)，但也有略同的。不銹鋼的牌號(hao)繁(fan)多，多達數(shu)百種(zhong)；雖(sui)說(shuo)牌號(hao)有數(shu)百種(zhong)，但總可(ke)以歸集為，
奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)、馬(ma)氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)、鐵素體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)、雙相不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)和(he)沉淀(dian)硬化不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)五大(da)類(lei)。同類(lei)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)性能(neng)(neng)多有相似(si)或相近之處，為(wei)了(le)便于選(xuan)擇(ze)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)，可按使(shi)用性能(neng)(neng)及工(gong)藝性能(neng)(neng)，在不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)五大(da)類(lei)型中(zhong)選(xuan)定一類(lei)，在選(xuan)定的(de)一類(lei)中(zhong)再確定一個(ge)鋼(gang)(gang)種(zhong)，這樣范圍就(jiu)大(da)大(da)縮(suo)小了(le)許多。隨著性能(neng)(neng)的(de)遞增，范圍逐步遞減(jian)，要選(xuan)擇(ze)的(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)就(jiu)會出現(xian)。
四、成本選材法
成(cheng)本(ben)選材法的(de)成(cheng)本(ben)，包括有材料(liao)(liao)(liao)成(cheng)本(ben)和生產（制(zhi)造）成(cheng)本(ben)。如(ru)果(guo)加(jia)工(gong)(gong)制(zhi)作(zuo)工(gong)(gong)藝(yi)相(xiang)差(cha)無幾，只是消耗材料(liao)(liao)(liao)存在(zai)有差(cha)別，也就(jiu)是說，可根據確定的(de)不(bu)同參量選用(yong)材料(liao)(liao)(liao)。否則就(jiu)需要綜合考(kao)慮(lv)材料(liao)(liao)(liao)成(cheng)本(ben)和制(zhi)造工(gong)(gong)藝(yi)費用(yong)來選用(yong)材料(liao)(liao)(liao)。
1. 材料成本法(fa)
若制造工藝的(de)費(fei)用(yong)沒有(you)差異(yi)，則(ze)使(shi)用(yong)材料的(de)用(yong)戶對(dui)不需(xu)要熱(re)處(chu)理(li)的(de)鋼種，采用(yong)不同(tong)的(de)經濟參數(shu)來比(bi)較和選用(yong)：等強(qiang)度的(de)相對(dui)重(zhong)量；等剛度的(de)相對(dui)重(zhong)量；等強(qiang)度的(de)相對(dui)成本(ben)；等剛度的(de)相對(dui)成本(ben)。
設計時若使(shi)用屈(qu)服強度，則選用屈(qu)服強度。載(zai)荷(he)相同時，變形量愈大，剛度愈小。很容易(yi)看出，變形及所需要的(de)屈(qu)服強度因負(fu)荷(he)方式而不同，并(bing)與結構部(bu)件(jian)的(de)幾何形狀有關。
從(cong)上面的分析(xi)，可以得到如(ru)下幾(ji)點看法。
①. 用(yong)低(di)合金高(gao)強(qiang)度(du)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)代替碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，屈服強(qiang)度(du)提高(gao)了，只在等強(qiang)度(du)的判(pan)據下，可以節(jie)(jie)約(yue)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)，節(jie)(jie)約(yue)的程(cheng)度(du)與屈服強(qiang)度(du)的比值也因(yin)載荷方式而不同，不能因(yin)為屈服強(qiang)度(du)提高(gao)30％就認為能節(jie)(jie)約(yue)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)30％。若(ruo)使用(yong)等剛(gang)度(du)判(pan)據，并不能節(jie)(jie)約(yue)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)。
②. 使用強(qiang)度(du)高的鋼(gang)(gang)種(zhong)，若采用等剛度(du)判(pan)據，肯定會增加成本；若采用等強(qiang)度(du)判(pan)據，是否有經濟效益，取決(jue)于(yu)屈服強(qiang)度(du)的比值及(ji)鋼(gang)(gang)材價(jia)格的比值。
③. 對于(yu)交通運(yun)(yun)輸(shu)，例(li)如，車輛、船(chuan)舶等(deng)用鋼，為了減(jian)少運(yun)(yun)輸(shu)費用，增加運(yun)(yun)輸(shu)量(liang)，應該考慮采用等(deng)強度相對重量(liang)和(he)等(deng)剛度相對重量(liang)。對于(yu)固定結(jie)構，例(li)如，橋(qiao)梁、房屋等(deng)，則應使用等(deng)強度相對成本和(he)等(deng)剛度相對成本。至于(yu)改用鋼種所引(yin)起的(de)經(jing)濟效益的(de)分配，則隨經(jing)濟體制(zhi)的(de)不同(tong)（例(li)如，計劃經(jing)濟、商品經(jing)濟等(deng)），而有不同(tong)方法。
④. 上(shang)面(mian)的(de)分(fen)(fen)析(xi)只考(kao)(kao)慮材(cai)料的(de)屈服強(qiang)度和變形，在(zai)下面(mian)，將結合材(cai)料工藝綜(zong)合地分(fen)(fen)析(xi)成(cheng)本(ben)。若有低溫韌性(xing)、大氣(qi)腐(fu)蝕、可焊性(xing)、耐磨性(xing)等問題，則應參考(kao)(kao)性(xing)能選(xuan)材(cai)的(de)方法(fa)，將這些因(yin)素(su)作為約(yue)束條件，或(huo)采用多目標的(de)選(xuan)材(cai)法(fa)。
2. 生產成本法
從(cong)原(yuan)材料制(zhi)成部件全過程(cheng)的(de)成本分析(xi)，提供選材的(de)另一種方(fang)法。
以前的廚具、炊具大(da)部分采用有(you)色金屬如鋁、銅或搪瓷等(deng)，而(er)現在已基本被不(bu)銹鋼取(qu)代，不(bu)銹鋼不(bu)僅使用壽命長，而(er)且美觀(guan)、價格(ge)低廉(lian)、無污染，生產廢品易(yi)于(yu)回(hui)收再利用。
下面(mian)提供幾個為了降低成本，應該考慮下述幾方面(mian)的問(wen)題。
①. 如果在某(mou)些高溫(wen)度環(huan)境中，當需要使用或計劃使用昂貴的高鎳合金的時候，可考慮能(neng)否用12Cr16Ni35（330）不銹(xiu)鋼來代替(ti)以滿足要求。
②. 可否用20Cr25Ni20（310）或(huo)16Cr23Ni13（309）來代替(ti)12Cr16Ni35（330），相比之(zhi)下，這(zhe)些鋼的(de)高溫強度較低，但是對多種用途具有良(liang)好的(de)性能。
③. 假(jia)如需要使用或計劃使用022Cr19Ni10（304L）不銹鋼，則要認真(zhen)考慮是否真(zhen)的(de)(de)需要這種低碳(tan)品種。在(zai)022Cr19Ni10（304L）不銹鋼焊接熱影(ying)響(xiang)(xiang)區，能(neng)夠保(bao)持充分的(de)(de)非常有(you)效的(de)(de)抗(kang)腐蝕性，但是有(you)時卻(que)將其用于與熱影(ying)響(xiang)(xiang)區腐蝕危險無關緊(jin)要的(de)(de)地(di)方，造成不必要的(de)(de)浪(lang)費(fei)。
④. 在選用成形用不銹鋼時，可否用12Cr17Ni7（301）代替06Cr19Ni10（304），由于在絕大(da)多數情況下(xia)，略微降低(di)(di)鉻和鎳的含量并不會大(da)大(da)降低(di)(di)抗腐蝕性，所以唯一真正的決定因素是(shi)成形性能。
⑤. 如果用(yong)12Cr17Mn6Ni5N（201）不銹(xiu)鋼(gang)(gang)代替(ti) 12Cr17Ni7（301）不銹(xiu)鋼(gang)(gang)可以(yi)大大降低成本的話，雖然(ran)在200系列(lie)中用(yong)錳(meng)代替(ti)鎳，但其抗腐蝕性能卻能滿足(zu)多種用(yong)途。當然(ran)應(ying)考慮(lv)可成形性和外觀特點方面(mian)的差異。
⑥. 400系(xi)列中的(de)某(mou)種(zhong)合(he)金可(ke)以(yi)用來代(dai)替Cr-Ni（300系(xi)列）或Cr-Mn-Ni（200系(xi)列）中的(de)某(mou)些鋼種(zhong)，10Cr17（430）在許多用途中可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)對其抗腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)的(de)要求(qiu)，但應考慮加工過程中遇(yu)到(dao)的(de)各種(zhong)困難。
⑦. 可以用06Cr11Ti（409）或其(qi)他11％Cr合金(jin)代替17％Cr合金(jin)，這就會使抗腐蝕性能(neng)大幅度(du)下降，但是能(neng)否滿足使用要求才是關(guan)鍵。目前有幾(ji)種06Crl1Ti（409）的改進(jin)型，它們具有不同的耐(nai)腐蝕性能(neng)、表(biao)面質量(liang)和(he)可加工性。
⑧. 可(ke)(ke)以用(yong)某種不銹鋼代替其他金(jin)屬或(huo)非金(jin)屬材(cai)料，通(tong)常，這種改變可(ke)(ke)以用(yong)較(jiao)低的(de)成本實(shi)現較(jiao)好的(de)使(shi)用(yong)性能。但(dan)是(shi)，當考慮總(zong)成本而不是(shi)只(zhi)考慮原(yuan)材(cai)料價(jia)格時，使(shi)用(yong)較(jiao)高等級的(de)不銹鋼通(tong)常會(hui)更(geng)為經濟。
五、多(duo)目標選材法
實際上選材是個多(duo)目標的決策問題，這些目標有成(cheng)本(ben)和(he)性能兩類。成(cheng)本(ben)可分為變動(dong)成(cheng)本(ben)和(he)固定成(cheng)本(ben)兩大(da)項。
前面(mian)將性能定義為：“材(cai)料的(de)性能是一(yi)種參量(liang)，用(yong)于表征材(cai)料在給(gei)定外(wai)界條(tiao)件下的(de)行為”。
考慮(lv)到材料(liao)的(de)應(ying)用(yong)(yong)，可將(jiang)性(xing)能(neng)分為使用(yong)(yong)性(xing)能(neng)及工藝性(xing)能(neng)。應(ying)該指出，上述定義中的(de)外(wai)界條件(jian)除了(le)自(zi)然條件(jian)外(wai)，還應(ying)包括社會(hui)條件(jian)，特(te)別是人類(lei)的(de)喜愛和社會(hui)的(de)選擇。
前面所討(tao)論的性能(neng)選材法(fa)和成本選材法(fa)，是(shi)將多(duo)目標簡化為單目標，即性能(neng)或成本，為的是(shi)將選材問題簡單化，實際(ji)上(shang)，性能(neng)本身也有多(duo)目標。
如果將價值工程用于材料的選用，那么選材即可(ke)簡(jian)化為(wei)：“選擇能滿足部件對材料的最低(di)要求，而(er)成本(ben)(ben)又(you)是(shi)最低(di)的材料”。這(zhe)樣即可(ke)將性(xing)能與成本(ben)(ben)的要求并稱為(wei)特(te)性(xing)。
對(dui)(dui)于特性、要(yao)求(qiu)、性能等(deng)的確定是較為(wei)困難的，因為(wei)這(zhe)需要(yao)依據科學知識和(he)實際經驗進行判斷。例如，當對(dui)(dui)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)塑料(liao)有比較深(shen)入的了解后，在(zai)選(xuan)擇洗(xi)(xi)衣機(ji)外殼材料(liao)時，就(jiu)一定會選(xuan)用(yong)塑料(liao)而不選(xuan)用(yong)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。因為(wei)塑料(liao)的特性就(jiu)足可以滿足洗(xi)(xi)衣機(ji)外殼的要(yao)求(qiu)，其(qi)性能可以超(chao)過不銹(xiu)鋼(gang)(gang)而成本卻(que)遠遠低(di)于不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。
