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(yao)確(que)定(ding)不銹鋼的使用條件(jian)，包括(kuo)溫度(du)、介(jie)質成分(fen)、受力狀態(tai)、制作工藝、設計壽命(ming)、特殊(shu)要(yao)求。
隨后就是(shi)依(yi)據(ju)使用條件，了解相關(guan)不銹鋼的性(xing)(xing)能(neng)(neng)、收集相關(guan)數據(ju)及資料(liao)，如室溫、高溫條件下使用的力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)；腐蝕環境條件使用耐腐蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng)以及其工藝(yi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)、物理性(xing)(xing)能(neng)(neng)、價格、供貨難易程(cheng)度等。
在了(le)解和收集不到相(xiang)關(guan)數據的(de)情況下，可依(yi)據使(shi)用條件(jian)進行必(bi)要的(de)實際經驗、現(xian)場(chang)掛(gua)片試驗或實驗室模(mo)擬試驗。如果(guo)沒(mei)有條件(jian)做上述試驗，也可采用相(xiang)似(si)條件(jian)的(de)運行經驗、現(xian)場(chang)掛(gua)片結(jie)果(guo)、實驗室模(mo)擬實驗、模(mo)擬體運行結(jie)果(guo)作(zuo)為選(xuan)材(cai)的(de)依(yi)據。
在(zai)上述程序中，使用條件是(shi)(shi)決定選(xuan)用不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼類別的(de)主導因(yin)素(su)(su)。例如，如果(guo)使用溫(wen)度(du)是(shi)(shi)在(zai)低溫(wen)條件下，就(jiu)不(bu)(bu)宜選(xuan)用鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼和雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼；如果(guo)在(zai)300～500℃長期(qi)運行，也不(bu)(bu)宜選(xuan)用雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼和常規的(de)中、高鉻鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼。如果(guo)要求無磁，那(nei)就(jiu)只(zhi)能(neng)選(xuan)擇(ze)奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼；在(zai)要求高強度(du)，高硬(ying)度(du)的(de)設備部(bu)件中，馬氏體(ti)(ti)(ti)和沉淀(dian)硬(ying)化(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼是(shi)(shi)唯一的(de)選(xuan)擇(ze)；在(zai)既要求具(ju)有高的(de)強度(du)又要求具(ju)有無磁性的(de)部(bu)件，就(jiu)只(zhi)能(neng)選(xuan)擇(ze)奧氏體(ti)(ti)(ti)型沉淀(dian)硬(ying)化(hua)型不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼或(huo)冷加工(gong)硬(ying)化(hua)的(de)奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼。
在(zai)鋼的類型確定之(zhi)后，可根(gen)據設備或(huo)部件對各(ge)種性能的要求(qiu)，選(xuan)(xuan)用相適應的不(bu)銹鋼牌號。通常都能選(xuan)(xuan)到合適的牌號，當無(wu)相應牌號可選(xuan)(xuan)擇時，只能在(zai)耐蝕合金中選(xuan)(xuan)擇或(huo)者研(yan)究(jiu)新的不(bu)銹鋼牌號。
總(zong)的來(lai)說，選用不(bu)銹鋼的方法(fa)(fa)(fa)有性能法(fa)(fa)(fa)、成本法(fa)(fa)(fa)和(he)多目標選材法(fa)(fa)(fa)等。
材(cai)料的選用包括材(cai)料的選擇(ze)和應用。
一、提出問題
1. 材(cai)料失(shi)效的主(zhu)要方式為斷裂、腐蝕和(he)磨損
為防止失(shi)(shi)效(xiao)事故的(de)發生，就(jiu)需(xu)要依據(ju)失(shi)(shi)效(xiao)原因，通過(guo)選(xuan)用(yong)合(he)適的(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，采用(yong)恰(qia)當的(de)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)，來(lai)防止材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)失(shi)(shi)效(xiao)。這類失(shi)(shi)效(xiao)可能(neng)(neng)發生在(zai)使用(yong)過(guo)程中(zhong)，也可能(neng)(neng)發生在(zai)生產加工(gong)階(jie)段(duan)，這就(jiu)會涉及(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)使用(yong)性(xing)能(neng)(neng)和工(gong)藝(yi)(yi)(yi)性(xing)能(neng)(neng)。解決(jue)這類選(xuan)材(cai)(cai)問題需(xu)要運用(yong)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)應用(yong)和失(shi)(shi)效(xiao)、材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)使用(yong)性(xing)能(neng)(neng)和材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)性(xing)能(neng)(neng)等(deng)方面的(de)知識。
2. 材料的選擇
當然是(shi)選擇成(cheng)本最低(di)而又滿(man)足(zu)最低(di)使(shi)(shi)用(yong)性(xing)能的(de)(de)(de)材(cai)料，這(zhe)是(shi)價(jia)值工(gong)程在材(cai)料問題上的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)，也(ye)是(shi)個多目標的(de)(de)(de)決策問題。材(cai)料要(yao)選用(yong)成(cheng)本低(di)廉的(de)(de)(de)，并能滿(man)足(zu)最低(di)使(shi)(shi)用(yong)性(xing)能要(yao)求材(cai)料的(de)(de)(de)，也(ye)就是(shi)性(xing)價(jia)比最高的(de)(de)(de)材(cai)料。
適應(ying)科技、社(she)會(hui)(hui)和市(shi)場(chang)的(de)(de)發展(zhan)，選(xuan)擇材料(liao)，這是(shi)帶(dai)戰(zhan)略性的(de)(de)選(xuan)材問(wen)題(ti)。例如，最新(xin)科技成果(guo)的(de)(de)應(ying)用(yong)；社(she)會(hui)(hui)條件的(de)(de)限(xian)制，如資源和環(huan)保的(de)(de)限(xian)制；市(shi)場(chang)預(yu)測，消費者(zhe)對產品式樣的(de)(de)喜好和購買(mai)力影響了產品的(de)(de)檔(dang)次，從(cong)而影響了對材料(liao)的(de)(de)選(xuan)用(yong)，這些問(wen)題(ti)有賴(lai)于對市(shi)場(chang)要(yao)求的(de)(de)判斷，涉及心理(li)學(xue)、技術美(mei)學(xue)、預(yu)測學(xue)等方面知識。
不(bu)銹鋼的(de)選用(yong)(yong)不(bu)可避免地會遇(yu)到上(shang)(shang)述問(wen)(wen)題(ti)。綜上(shang)(shang)所述，不(bu)銹鋼的(de)選用(yong)(yong)是(shi)一種(zhong)較為復雜的(de)判斷問(wen)(wen)題(ti)，特別是(shi)大(da)宗不(bu)銹鋼的(de)選用(yong)(yong)，需要(yao)應用(yong)(yong)材料系統(tong)中決策方(fang)面技術(shu)，即(ji)在明確問(wen)(wen)題(ti)的(de)基礎上(shang)(shang)，然后分析問(wen)(wen)題(ti)，最后提出選用(yong)(yong)方(fang)案(an)。
二、材料選擇的步驟
不銹鋼材料選(xuan)擇(ze)應遵循的順序是：使用條件評價(jia)(jia)→設計評價(jia)(jia)→材料選(xuan)擇(ze)→材料成本評價(jia)(jia)→相關規(gui)范。
選(xuan)用(yong)(yong)不銹鋼(gang)時，首先要(yao)明確(que)使用(yong)(yong)環境對不銹鋼(gang)的(de)要(yao)求，即耐(nai)腐蝕性(xing)、耐(nai)熱性(xing)及機械性(xing)能等(deng)；其(qi)次才是考查綜合成(cheng)本。例如，包括原材料(liao)成(cheng)本、加工成(cheng)本和(he)廢(fei)品等(deng)。當較為(wei)便(bian)宜(yi)(yi)的(de)不銹鋼(gang)，具有上述所需的(de)性(xing)能的(de)，無疑(yi)選(xuan)用(yong)(yong)便(bian)宜(yi)(yi)的(de)不銹鋼(gang)是最(zui)佳選(xuan)擇。如果(guo)用(yong)(yong)量非(fei)常大(da)時，專門(men)為(wei)此設計一新鋼(gang)種，來(lai)滿足需要(yao)，那也值得(de)和(he)合算(suan)的(de)。
1. 材料使用條件的(de)評價
材(cai)料選擇的(de)第一(yi)步(bu)是全面評價由(you)所選用的(de)不銹鋼材(cai)料制作成的(de)零部件在工藝環境和設備的(de)使用條件下，能否滿足如使用溫度(du)、壓力和流體的(de)狀態的(de)要(yao)(yao)求。為此需要(yao)(yao)掌握如下的(de)工藝數據。
①. 使(shi)用環(huan)境-操作介質(zhi)的性質(zhi)和(he)成分、水的化(hua)學性質(zhi)、蒸(zheng)汽(qi)質(zhi)量、溶液的組(zu)分及(ji)濃度、傳導率、pH值、通(tong)風(feng)、雜質(zhi)等。
②. 壓(ya)力-平均值和(he)范(fan)圍，恒(heng)定或(huo)交替(ti)變化(hua)，內部(bu)載荷或(huo)外部(bu)載荷。
③. 溫度-平均值和范(fan)圍，恒定或(huo)變量，熱梯度和熱振動。
④. 速(su)度(du)-流動(dong)速(su)率，線性速(su)度(du)，名義(yi)速(su)度(du)和范圍，攪動(dong)程度(du)，湍(tuan)流等。
要想選擇滿意的材料性(xing)能，除了使用溫(wen)度和(he)壓力(li)外，還(huan)必須(xu)考(kao)慮其他(ta)因(yin)素，如(ru)啟動和(he)關閉、間歇操作(zuo)、瞬時(shi)現象、壓力(li)沖(chong)擊及系統(tong)的瞬間失效。
2. 設計的評價
使用(yong)條件(jian)評(ping)價完之(zhi)后(hou)，隨之(zhi)其后(hou)，則需要依(yi)據(ju)材料考慮設備設計和各種(zhong)零部件(jian)的類型、尺寸、配合和服役期間的臨界狀(zhuang)態。同時還要根據(ju)所選用(yong)的材料考慮各種(zhong)加工制造技術的可行性，如鍛(duan)造、冷熱成形、機加工和焊接(jie)等。
3. 材料的評估
材料的(de)(de)評估包括材料的(de)(de)性能和冶金(jin)方面的(de)(de)試驗(yan)(yan)，含金(jin)屬連接在(zai)(zai)內的(de)(de)加工性的(de)(de)檢(jian)測以及在(zai)(zai)實驗(yan)(yan)室和現場試驗(yan)(yan)中材料的(de)(de)適(shi)用性。材料的(de)(de)耐蝕性評估將進一步討論(lun)。
a. 材料試驗
除(chu)了(le)用化學(xue)分(fen)(fen)析(xi)檢查(cha)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)成(cheng)分(fen)(fen)以外，通常(chang)對所選定(ding)試(shi)(shi)(shi)樣進行表(biao)觀檢查(cha)和力學(xue)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)以及(ji)確定(ding)原材(cai)(cai)料(liao)是(shi)否滿足每個規定(ding)的(de)(de)要(yao)求。另外需要(yao)對焊(han)(han)接(jie)試(shi)(shi)(shi)樣進行試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)以評定(ding)焊(han)(han)接(jie)質量(liang)。其中力學(xue)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)有拉伸試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)、彎曲(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)、沖擊試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)等。材(cai)(cai)料(liao)截面(mian)試(shi)(shi)(shi)樣的(de)(de)金(jin)相(xiang)(xiang)檢查(cha)提(ti)供含(han)夾雜(za)物材(cai)(cai)料(liao)與純凈度相(xiang)(xiang)關的(de)(de)信息(xi)，并(bing)提(ti)供金(jin)相(xiang)(xiang)結(jie)構(gou)及(ji)晶粒尺寸。對于焊(han)(han)接(jie)部位(wei)，類似的(de)(de)檢查(cha)可以檢驗(yan)(yan)(yan)出焊(han)(han)接(jie)缺陷，如夾雜(za)物、孔隙度、裂(lie)紋及(ji)不符合要(yao)求的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)技術等。這(zhe)些試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)對材(cai)(cai)料(liao)本身是(shi)典型的(de)(de)破壞性試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。
b. 材料耐蝕(shi)性(xing)的評估(gu)和選擇(ze)
材料的(de)選用，愈來(lai)愈習慣用模(mo)擬環(huan)(huan)境試驗(yan)的(de)數據(ju)作為依(yi)據(ju)來(lai)選擇(ze)材料以防止腐(fu)蝕，包(bao)括(kuo)高(gao)溫腐(fu)蝕。這(zhe)些試驗(yan)包(bao)括(kuo)：腐(fu)蝕掛片試驗(yan)；熱(re)質量分(fen)析(xi)（TGA）；動態燃(ran)燒室的(de)研究；熱(re)循環(huan)(huan)；實(shi)驗(yan)室玻璃器皿的(de)試驗(yan)；現場試驗(yan)。
c. 材料的功能要求
①. 強度
強(qiang)(qiang)度包(bao)括多個力(li)學性能，最常用來指拉(la)伸強(qiang)(qiang)度和屈服強(qiang)(qiang)度。可以利用應力(li)-應變曲(qu)線來理解它(ta)們。其(qi)他相(xiang)關的強(qiang)(qiang)度還包(bao)括壓縮(suo)、彎(wan)曲(qu)、剪切和扭轉強(qiang)(qiang)度。在條件許可情(qing)況下最好(hao)使用高(gao)強(qiang)(qiang)度的材料以減少零件的厚(hou)度。
②. 疲勞強(qiang)度
疲勞是指由循(xun)(xun)環(huan)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)造成金(jin)屬(shu)斷裂(lie)的(de)(de)(de)失(shi)效。常(chang)見的(de)(de)(de)例子包括遠低于(yu)拉伸強度的(de)(de)(de)速變應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)。當應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)增大(da)時，引起失(shi)效所需(xu)要的(de)(de)(de)循(xun)(xun)環(huan)次數(shu)就減少(shao)。習慣上繪制金(jin)屬(shu)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)和(he)循(xun)(xun)環(huan)次數(shu)曲線(xian)（S-N），如(ru)圖(tu)4-3所示。曲線(xian)由應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)相(xiang)對于(yu)循(xun)(xun)環(huan)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)(xun)環(huan)次數(shu)，通常(chang)在(zai)低于(yu)某應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)值的(de)(de)(de)情況下(xia)不發(fa)生(sheng)失(shi)效，這個應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)值就稱為疲勞極限。因(yin)為以(yi)保持正常(chang)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)不高于(yu)疲勞極限的(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)防止變形(xing)和(he)斷裂(lie)，所以(yi)疲勞失(shi)效幾乎總是伴隨(sui)著突變、缺(que)口、沖擊、殘余應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)存在(zai)而發(fa)生(sheng)。
疲勞(lao)(lao)(lao)失效(xiao)常(chang)常(chang)發生在(zai)焊(han)接接頭，因為采用(yong)焊(han)接接頭，這樣的設(she)計會出現明(ming)顯的應力(li)集中效(xiao)應。有(you)利(li)(li)于耐疲勞(lao)(lao)(lao)的材(cai)料特(te)性(xing)和(he)設(she)計特(te)性(xing)有(you)，利(li)(li)用(yong)合金化(hua)或熱處理來提高拉伸強(qiang)度(du)；減(jian)(jian)少工件(jian)的厚(hou)度(du)，使用(yong)拋光表面(mian)，降低(di)設(she)計應力(li)，細(xi)化(hua)材(cai)料的晶粒尺寸(cun)，消除材(cai)料的冶金缺(que)陷和(he)殘余(yu)應力(li)，減(jian)(jian)輕表面(mian)存在(zai)壓(ya)應力(li)，減(jian)(jian)少助長腐(fu)蝕和(he)疲勞(lao)(lao)(lao)的環(huan)境，并且采用(yong)金屬覆蓋層(ceng)(ceng)，如Cr、Ni或Cd（鎘）鍍(du)層(ceng)(ceng)，這是因為鍍(du)層(ceng)(ceng)中的微裂(lie)紋有(you)可能會降低(di)疲勞(lao)(lao)(lao)強(qiang)度(du)。
③. 脆(cui)性斷裂
脆(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)斷(duan)裂是在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)于(yu)屈服(fu)強度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)正(zheng)常應(ying)(ying)力下(xia)(xia)，由于(yu)裂紋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)快速擴(kuo)展而造(zao)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)失效。絕大多數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)斷(duan)裂發(fa)生(sheng)在(zai)(zai)(zai)具有體心(xin)立方（bcc）晶格結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)金屬中，特別是鐵素體不銹鋼，不僅(jin)在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)于(yu)臨界(jie)拉伸強度(du)，甚(shen)至低(di)(di)于(yu)屈服(fu)強度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)就會發(fa)生(sheng)完全的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)斷(duan)裂。鋼發(fa)生(sheng)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)斷(duan)裂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)條(tiao)件如(ru)下(xia)(xia)：本身存在(zai)(zai)(zai)缺陷(xian)；缺陷(xian)處(chu)(chu)存在(zai)(zai)(zai)殘余拉伸應(ying)(ying)力與工(gong)作(zuo)載荷引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)拉伸應(ying)(ying)力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)交(jiao)匯，如(ru)果(guo)應(ying)(ying)力是三(san)維方向就更為嚴重；足夠低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)；還原(yuan)處(chu)(chu)理、成(cheng)(cheng)分(fen)、軋制(zhi)操作(zuo)和(he)后續的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱處(chu)(chu)理等冶金因(yin)素；韌性(xing)(xing)(xing)(xing)；蠕(ru)變；耐熱性(xing)(xing)(xing)(xing)；熱和(he)腐蝕；耐蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)；氫(qing)腐蝕；加工(gong)性(xing)(xing)(xing)(xing)。
④. 韌(ren)性
材(cai)料(liao)的(de)(de)韌性(xing)就是(shi)指材(cai)料(liao)斷(duan)裂之前吸收能量和(he)塑性(xing)變形(xing)的(de)(de)能力(li)，韌性(xing)是(shi)用(yong)材(cai)料(liao)成形(xing)和(he)斷(duan)裂期間吸收的(de)(de)能量來衡量的(de)(de)。它是(shi)最重要的(de)(de)低溫(wen)(wen)力(li)學性(xing)能而不(bu)是(shi)強度。缺口的(de)(de)韌性(xing)受化(hua)學成分(fen)、微(wei)觀組織、晶(jing)粒尺寸、晶(jing)粒生長的(de)(de)模式(shi)、截面(mian)尺寸、冷熱加(jia)工的(de)(de)溫(wen)(wen)度、加(jia)工方法和(he)表(biao)面(mian)狀況如滲碳和(he)脫(tuo)碳等(deng)影響。
基(ji)本(ben)試(shi)驗(yan)(yan)：最普通(tong)的(de)韌(ren)性(xing)(xing)試(shi)驗(yan)(yan)是采用帶缺(que)口(kou)的(de)試(shi)樣，通(tong)常通(tong)過沖擊(ji)試(shi)驗(yan)(yan)測(ce)量(liang)缺(que)口(kou)韌(ren)性(xing)(xing)，或在(zai)相對(dui)較低(di)(di)的(de)應(ying)變(bian)速率下測(ce)量(liang)斷裂韌(ren)性(xing)(xing)。沖擊(ji)試(shi)驗(yan)(yan)可(ke)(ke)揭(jie)示材料(liao)的(de)低(di)(di)溫強度、韌(ren)性(xing)(xing)不足和(he)脆(cui)性(xing)(xing)，這(zhe)些(xie)試(shi)驗(yan)(yan)特別適合(he)鐵素體材料(liao)，可(ke)(ke)以(yi)顯示韌(ren)性(xing)(xing)向脆(cui)性(xing)(xing)的(de)轉(zhuan)變(bian)。
⑤. 耐蝕性
金屬和合金的破壞大多(duo)是由腐蝕造(zao)成的。實際上對于所有包含一系列(lie)基本操作的工(gong)藝過(guo)程來說，設備、換(huan)熱(re)(re)器(qi)、管道構件或(huo)其他系統構件的失效就意味著停(ting)工(gong)、昂貴的維修和更換(huan)構件，因(yin)此壓力容器(qi)和換(huan)熱(re)(re)器(qi)的結構材料應該(gai)在使(shi)用環境中具有合適(shi)的腐蝕速率。另外注意由周(zhou)圍氣氛引(yin)起的腐蝕。
d. 根據(ju)耐(nai)蝕性的(de)條件(jian)來選擇材料良好(hao)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. 腐蝕失效
盡管材(cai)料(liao)選擇已經是(shi)十(shi)分(fen)認真了，并且(qie)有時還進一步采用(yong)(yong)了防腐(fu)(fu)蝕(shi)方法，但(dan)少(shao)數意外(wai)的(de)失(shi)效(xiao)總還會發(fa)生(sheng)。導致(zhi)意外(wai)腐(fu)(fu)蝕(shi)失(shi)效(xiao)的(de)原(yuan)因可能為(wei)以下一種或幾種：使(shi)用(yong)(yong)了帶有缺(que)陷的(de)材(cai)料(liao)；設計不(bu)合理(li)；不(bu)正常的(de)操作；制(zhi)造(zao)不(bu)當(dang)和檢驗不(bu)充分(fen)；維護不(bu)適當(dang)。所以采取一定的(de)預防措施(shi)，是(shi)避免腐(fu)(fu)蝕(shi)失(shi)效(xiao)發(fa)生(sheng)的(de)有效(xiao)辦法。
f. 氫腐蝕
氫(qing)腐蝕是在高(gao)于220～243℃溫(wen)(wen)度的(de)(de)含氫(qing)環(huan)境中，碳鋼和(he)低合金鋼的(de)(de)損傷機制(zhi)，一般(ban)不被人(ren)們所關(guan)注。室溫(wen)(wen)下鋼制(zhi)容器當然(ran)是可(ke)以處理高(gao)壓氫(qing)的(de)(de)。但在較高(gao)的(de)(de)溫(wen)(wen)度下，氫(qing)能擴散到鋼中與碳原子反應生(sheng)成甲烷氣體
2H2+FeC→CH4+Fe
高溫高壓下(xia)，氫能夠(gou)與間(jian)隙(xi)固(gu)溶體(ti)中的碳反應，導(dao)致(zhi)初(chu)始(shi)脫(tuo)碳，接(jie)著(zhu)在(zai)晶界產(chan)生(sheng)不(bu)穩定(ding)的碳化物，形(xing)(xing)成甲(jia)烷(wan)氣泡(pao)。由于甲(jia)烷(wan)不(bu)能從鋼(gang)中擴散出去，它的積聚引起(qi)開(kai)裂(lie)和(he)鼓泡(pao)，從而(er)使鋼(gang)材失去韌性導(dao)致(zhi)最終失效。解決這個問題就(jiu)需要穩定(ding)鋼(gang)中的碳化物組成、形(xing)(xing)態(tai)和(he)分布(bu)。
氫(qing)(qing)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)防護(hu)。根據實(shi)際(ji)經驗防止氫(qing)(qing)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)唯(wei)一可行的(de)(de)(de)(de)方法，就(jiu)是使用耐這種破壞形式的(de)(de)(de)(de)鋼。因(yin)為所有的(de)(de)(de)(de)奧氏體不銹鋼都(dou)含有高(gao)Cr，穩定(ding)了鋼中的(de)(de)(de)(de)碳化(hua)物(wu)組成、形態和分布，所以耐高(gao)溫氫(qing)(qing)損傷。因(yin)此，作為另一種防腐(fu)蝕措(cuo)施(shi)，通常(chang)在低合金(jin)鋼容(rong)器的(de)(de)(de)(de)內表面襯一層不銹鋼，是一個(ge)經濟實(shi)用的(de)(de)(de)(de)選擇。
g. 加工性
加工性包括成形、機加工、與其他金屬(shu)連接的(de)焊接工藝及焊后(hou)熱處(chu)理(li)的(de)難易性。并(bing)不是(shi)所有的(de)加工車間在技術上(shang)都有能(neng)力正確地處(chu)理(li)較復雜的(de)材料。因此用(yong)戶要(yao)了解加工者的(de)能(neng)力，這是(shi)最基本(ben)的(de)。另外，先進加工技術需要(yao)更(geng)高級的(de)檢驗標準來判斷加工是(shi)否符合要(yao)求。
4. 成(cheng)本核算
在材料(liao)的(de)選擇中，選用是實用性和(he)成本兩矛盾統一的(de)最終(zhong)結果，可用性價(jia)比來表(biao)示。
人(ren)們常(chang)說“物美價(jia)廉”和(he)“優質優價(jia)”，這分別是材(cai)料(liao)(liao)消費者和(he)材(cai)料(liao)(liao)生產(chan)者各自傾向性的(de)愿望(wang)，材(cai)料(liao)(liao)消費者希望(wang)自己所選用(yong)的(de)材(cai)料(liao)(liao)是“物美價(jia)廉”的(de)；材(cai)料(liao)(liao)生產(chan)者希望(wang)自己的(de)產(chan)品能夠“優質優價(jia)”，但只有(you)雙方都(dou)有(you)經濟(ji)效(xiao)益(yi)(yi)，方能使整個社會有(you)效(xiao)益(yi)(yi)。
以(yi)選(xuan)用耐腐(fu)蝕(shi)不銹(xiu)鋼(gang)為例，如果不考慮(lv)其他因素，選(xuan)擇(ze)材料時(shi)應考慮(lv)下面兩個方面，一是(shi)最(zui)低(di)的成本(ben)，即選(xuan)擇(ze)低(di)成本(ben)的材料，并定期(qi)更換或(huo)采取(qu)防腐(fu)措施；二是(shi)高成本(ben)腐(fu)蝕(shi)最(zui)小，也就是(shi)不考慮(lv)成本(ben)，而選(xuan)擇(ze)最(zui)昂(ang)貴耐腐(fu)蝕(shi)的材料，其結果是(shi)使用周期(qi)長，可以(yi)免于(yu)頻繁(fan)地維(wei)修。
在廉價材(cai)料與高價材(cai)料之間，一般會(hui)認(ren)為(wei)選(xuan)用高級(ji)的(de)(de)結(jie)構材(cai)料產(chan)(chan)品(pin)，成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)一定是較高的(de)(de)，因而(er)制(zhi)造商(shang)會(hui)刻意選(xuan)擇(ze)廉價低成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)的(de)(de)材(cai)料，以求(qiu)用最低的(de)(de)生產(chan)(chan)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)，獲(huo)得競爭性(xing)的(de)(de)產(chan)(chan)品(pin)標價。然而(er)這種做(zuo)法并不完全是正確(que)的(de)(de)。因為(wei)，提高材(cai)料的(de)(de)工藝性(xing)能(neng)，通常會(hui)提高單位質(zhi)量的(de)(de)費用。選(xuan)用性(xing)能(neng)好的(de)(de)材(cai)料，雖然材(cai)料成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)高一些，但就整個設備的(de)(de)總體(ti)費用而(er)言往往會(hui)低一些。因此，由于下列因素，使節省成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)可能(neng)。
①. 需要(yao)較少的材(cai)料(liao)；
②. 較短的熱處理周期；
③. 較少(shao)的焊(han)接(jie)(jie)時間和較少(shao)的焊(han)接(jie)(jie)填充材料；
④. 較低的(de)運費(fei)；
⑤. 在(zai)運輸和安裝過程(cheng)中，現場(chang)的(de)處理要求更簡單。
5. 使(shi)用過程(cheng)中(zhong)可(ke)能的失效模(mo)式和破壞(huai)形(xing)式
在(zai)使用過程中(zhong)發生(sheng)的(de)(de)失(shi)(shi)效(xiao)可(ke)能源于材料的(de)(de)使用應力(li)(li)高于安全應力(li)(li)而(er)引起的(de)(de)過載或者(zhe)在(zai)應力(li)(li)集中(zhong)處產生(sheng)的(de)(de)局部變(bian)形。大多(duo)數情況下失(shi)(shi)效(xiao)模式取決(jue)于材料在(zai)最終狀態下的(de)(de)性能。如(ru)承壓下的(de)(de)失(shi)(shi)效(xiao)模式可(ke)能是：過度(du)的(de)(de)彈(dan)性變(bian)形和(he)(he)彈(dan)性失(shi)(shi)穩；塑性失(shi)(shi)穩，變(bian)形和(he)(he)破(po)(po)裂(lie)；脆性斷(duan)裂(lie)；疲勞失(shi)(shi)效(xiao)；蠕變(bian)變(bian)形和(he)(he)蠕變(bian)破(po)(po)壞；環境破(po)(po)壞如(ru)腐蝕和(he)(he)氫(qing)損傷。
大(da)部(bu)分使用中(zhong)(zhong)的(de)(de)失(shi)(shi)效(xiao)涉(she)及(ji)在(zai)應(ying)(ying)力(li)集中(zhong)(zhong)區缺(que)陷處裂(lie)紋的(de)(de)萌(meng)生。在(zai)焊接(jie)結構中(zhong)(zhong)，焊接(jie)缺(que)陷是(shi)相當普遍(bian)的(de)(de)，甚至是(shi)不可(ke)避(bi)免(mian)的(de)(de)。因此不僅(jin)在(zai)設(she)計中(zhong)(zhong)要防止過載，而(er)且(qie)要避(bi)免(mian)由(you)脆性斷(duan)(duan)裂(lie)、疲勞(lao)、蠕變和腐(fu)蝕(shi)可(ke)能引(yin)起的(de)(de)低應(ying)(ying)力(li)失(shi)(shi)效(xiao)。通(tong)過材(cai)料的(de)(de)選(xuan)擇以及(ji)限制(zhi)主(zhu)應(ying)(ying)力(li)加(jia)二次應(ying)(ying)力(li)來(lai)(lai)避(bi)免(mian)過度(du)的(de)(de)彈性變形和彈性失(shi)(shi)穩；通(tong)過限制(zhi)主(zhu)應(ying)(ying)力(li)加(jia)二次應(ying)(ying)力(li)來(lai)(lai)避(bi)免(mian)塑性失(shi)(shi)穩；通(tong)過正確地(di)選(xuan)材(cai)、制(zhi)造、檢(jian)驗、檢(jian)查(cha)斷(duan)(duan)口韌性等來(lai)(lai)避(bi)免(mian)脆性斷(duan)(duan)裂(lie)。在(zai)壓力(li)容(rong)器和換熱器中(zhong)(zhong)很少出現由(you)普遍(bian)腐(fu)蝕(shi)引(yin)起的(de)(de)失(shi)(shi)效(xiao)，因為設(she)計者意識到普遍(bian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)可(ke)能，并通(tong)常采用腐(fu)蝕(shi)裕量或(huo)選(xuan)擇耐腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)材(cai)料。然而(er)，某些環(huan)境中(zhong)(zhong)可(ke)能發生應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)開裂(lie)，在(zai)設(she)計和選(xuan)材(cai)時應(ying)(ying)避(bi)免(mian)可(ke)能發生這種失(shi)(shi)效(xiao)。
6. 設備的(de)設計特性(xing)
a. 維修
為了使設(she)(she)備(bei)(bei)便于(yu)維修(xiu)，在設(she)(she)計階段就應(ying)該(gai)很(hen)好的(de)了解設(she)(she)備(bei)(bei)的(de)特(te)定(ding)環境和特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)。在設(she)(she)計中必須考慮的(de)一些(xie)(xie)與維修(xiu)相關的(de)項目，包括更(geng)換(huan)(huan)某些(xie)(xie)構件所需(xu)的(de)拉動空(kong)間，如拉動熱交換(huan)(huan)器的(de)管束所需(xu)的(de)空(kong)間等，裝卸材料的(de)設(she)(she)備(bei)(bei)，預定(ding)的(de)清理方法和所需(xu)的(de)設(she)(she)備(bei)(bei)，容易更(geng)換(huan)(huan)構件，監(jian)控腐蝕和積垢的(de)能力，現場焊接的(de)設(she)(she)備(bei)(bei)以及(ji)停(ting)工(gong)期(qi)檢查(cha)的(de)設(she)(she)備(bei)(bei)和可用性。
b. 安全保險的特性
安全(quan)保(bao)險(xian)的(de)設(she)計概念不僅要清楚地(di)認識到(dao)制造的(de)局限性，而(er)且(qie)要為操作提(ti)供較大的(de)安全(quan)空間，這(zhe)個(ge)概念與(yu)斷裂(lie)力學的(de)研(yan)究相關。在設(she)計一個(ge)設(she)備(bei)的(de)各個(ge)部分時要有安全(quan)保(bao)險(xian)的(de)特性，一般按下列幾(ji)個(ge)方面考慮：判斷結構中疲勞裂(lie)紋可能(neng)(neng)擴展的(de)點；確定可能(neng)(neng)有的(de)最小(xiao)(xiao)裂(lie)紋尺(chi)寸；確定可能(neng)(neng)有的(de)最大裂(lie)紋尺(chi)寸，該尺(chi)寸與(yu)最大破壞程(cheng)度及可能(neng)(neng)有的(de)最小(xiao)(xiao)裂(lie)紋與(yu)臨界裂(lie)紋尺(chi)寸之間的(de)載荷相關。
c. 檢查的(de)通道
壓力容(rong)器(qi)的(de)設計應該(gai)提供檢(jian)驗人(ren)員進入容(rong)器(qi)檢(jian)查腐蝕損傷的(de)通(tong)道。有足(zu)夠(gou)的(de)直徑讓人(ren)進入的(de)容(rong)器(qi)應該(gai)有可移動的(de)內部構(gou)件，以(yi)允許進入人(ren)員通(tong)向(xiang)容(rong)器(qi)的(de)所有部位(wei)。
d. 安全性
壓力容(rong)器和(he)(he)(he)換熱(re)(re)器的(de)(de)安全(quan)操(cao)作需(xu)要保(bao)守的(de)(de)設(she)(she)(she)計和(he)(he)(he)標(biao)準指定的(de)(de)習慣(guan)做法，并(bing)使(shi)用規(gui)范、標(biao)準中所許可的(de)(de)材(cai)料(liao)。對換熱(re)(re)器和(he)(he)(he)壓力容(rong)器，視(shi)安全(quan)性壓倒一切的(de)(de)原因是避免(mian)可能對人(ren)類、經濟和(he)(he)(he)環境等方面產生災難性的(de)(de)失效。為(wei)了確保(bao)安全(quan)，應(ying)該按照(zhao)設(she)(she)(she)計精確地(di)制造設(she)(she)(she)備并(bing)充(chong)分地(di)監督(du)檢查，以保(bao)證和(he)(he)(he)設(she)(she)(she)計規(gui)范相符。同(tong)時(shi)要正確使(shi)用和(he)(he)(he)操(cao)作設(she)(she)(she)備。
e. 設(she)備壽命
為了獲(huo)得(de)(de)投資帶來的(de)(de)(de)(de)利潤，也(ye)為了使(shi)生產連續地進行，設(she)(she)備構(gou)件(jian)及設(she)(she)備本身應該具有(you)適當的(de)(de)(de)(de)壽命(ming)。構(gou)件(jian)的(de)(de)(de)(de)壽命(ming)取決(jue)于設(she)(she)計、結(jie)構(gou)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)性能和(he)(he)它們與使(shi)用環境之間的(de)(de)(de)(de)相互作(zuo)用以及制造和(he)(he)檢(jian)查的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，還包括(kuo)操作(zuo)、維修等的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。為了獲(huo)得(de)(de)滿意(yi)的(de)(de)(de)(de)壽命(ming)，設(she)(she)備的(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)材(cai)(cai)料(liao)(liao)要承受住設(she)(she)計應力、磨損、使(shi)用中的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在設(she)(she)計階段，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)問題同其(qi)他的(de)(de)(de)(de)操作(zuo)條件(jian)和(he)(he)設(she)(she)計參數如壓力、溫度(du)和(he)(he)速(su)度(du)一(yi)樣(yang)重要。為了獲(huo)得(de)(de)最佳的(de)(de)(de)(de)使(shi)用壽命(ming)，不銹鋼選材(cai)(cai)要基于耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)觀(guan)點。要向材(cai)(cai)料(liao)(liao)供應商(shang)索(suo)取簡明(ming)(ming)而清(qing)晰(xi)的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)質量(liang)保證書(shu)面說明(ming)(ming)，確保供應的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)正確。設(she)(she)計說明(ming)(ming)書(shu)內(nei)要有(you)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性。
f. 構件(jian)壽命
以熱交換器(qi)為例(li)，熱交換器(qi)的(de)(de)殼(ke)體(ti)、管(guan)箱和(he)管(guan)板應(ying)該(gai)被(bei)設(she)計(ji)至(zhi)少使(shi)用(yong)(yong)10年(nian)(nian)或(huo)是(shi)原(yuan)有管(guan)束的(de)(de)壽命另加兩個(ge)更換管(guan)束的(de)(de)周期。選擇的(de)(de)初始管(guan)子應(ying)該(gai)至(zhi)少使(shi)用(yong)(yong)兩個(ge)運轉周期或(huo)5年(nian)(nian)，除非個(ge)別特(te)殊環境的(de)(de)熱交換器(qi)，可(ke)能(neng)是(shi)只有較(jiao)短(duan)的(de)(de)預期壽命。可(ke)是(shi)，這些規定不適用(yong)(yong)于(yu)核能(neng)熱交換器(qi)和(he)壓力容器(qi)。
由(you)于不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)類型多，列入標準(zhun)的牌號多達一(yi)百多種(zhong)，同時還有大(da)量廣泛使(shi)用的非標準(zhun)牌號，每一(yi)種(zhong)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)都有自己特定(ding)的性能(neng)(neng)、功能(neng)(neng)和使(shi)用范圍。因此，正確、恰當(dang)地選擇合(he)適的鋼(gang)(gang)種(zhong)難度很(hen)大(da)。這(zhe)是(shi)因為它涉(she)及的材料學(xue)(xue)(xue)、腐蝕學(xue)(xue)(xue)以及工程學(xue)(xue)(xue)等多種(zhong)學(xue)(xue)(xue)科的專門知識。除此以外，工程經驗是(shi)合(he)理選用不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)不(bu)(bu)可缺少(shao)的重要條(tiao)件。
通(tong)過合理地選擇、正(zheng)確使(shi)(shi)用，使(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)材料的(de)特性和(he)(he)功能，在使(shi)(shi)用中得(de)到充(chong)分(fen)體現和(he)(he)發揮，進而延長(chang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)零(ling)部件的(de)使(shi)(shi)用壽命，
保(bao)證不(bu)銹鋼零(ling)部件、模具和機械設備的高(gao)精度。這正是不(bu)銹鋼工(gong)作者(zhe)應(ying)盡的職責。
三、性能選(xuan)材法
性(xing)能(neng)選用法包(bao)括使用性(xing)能(neng)和工藝性(xing)能(neng)。
1. 使用性能
人們一般慣于從各種(zhong)材料手冊中查閱(yue)和比(bi)較(jiao)各種(zhong)材料的性能，然(ran)后(hou)選用。近年來(lai)，由(you)于計(ji)算(suan)機的普(pu)遍應用，已將這(zhe)些性能匯編為數據(ju)庫(ku)，便于檢索和專家系統調(diao)用。
若有(you)兩種主(zhu)要性能時，則(ze)可應用“坐標分類法”進行篩選(xuan)。
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)了確保使(shi)(shi)用(yong)性能和使(shi)(shi)用(yong)安全，選用(yong)時可(ke)以提高一級(ji)(ji)或幾級(ji)(ji)使(shi)(shi)用(yong)。已(yi)經使(shi)(shi)用(yong)10Cr17（17％Cr）型(xing)的地(di)方(fang)(fang)可(ke)以使(shi)(shi)用(yong)Cr-Ni鋼18-8型(xing)，已(yi)經使(shi)(shi)用(yong)06Cr11Ti型(xing)的地(di)方(fang)(fang)有時也可(ke)用(yong)10Cr17型(xing)。另外還許多在成分方(fang)(fang)面的改型(xing)鋼種并沒有在上述表示(shi)出來。
2. 工(gong)藝性能
前(qian)面的(de)有關章(zhang)節已經介紹(shao)了不銹鋼(gang)焊接性(xing)(xing)(xing)、切(qie)削性(xing)(xing)(xing)、熱加工性(xing)(xing)(xing)及深沖性(xing)(xing)(xing)等工藝性(xing)(xing)(xing)能(neng)，可參(can)閱(yue)。
在使用(yong)(yong)性能(neng)滿(man)足要(yao)求(qiu)后(hou)，工藝性能(neng)選(xuan)材(cai)時，關注點(dian)主要(yao)是加(jia)工性能(neng)和(he)加(jia)工成(cheng)本。即在較低(di)的(de)加(jia)工成(cheng)本下完成(cheng)加(jia)工的(de)可行性。當(dang)所選(xuan)材(cai)料的(de)使用(yong)(yong)性能(neng)，能(neng)滿(man)足要(yao)求(qiu)，但不(bu)能(neng)加(jia)工或加(jia)工費(fei)用(yong)(yong)太(tai)高而不(bu)能(neng)承受(shou)時，可以選(xuan)用(yong)(yong)較高一級不(bu)銹鋼種。
3. 性能遞(di)增選材法
不銹(xiu)鋼的(de)類型(xing)和鋼種(zhong)繁(fan)多(duo)，性能(neng)各異，但(dan)也有略(lve)同的(de)。不銹(xiu)鋼的(de)牌號(hao)繁(fan)多(duo)，多(duo)達(da)數(shu)百(bai)種(zhong)；雖說(shuo)牌號(hao)有數(shu)百(bai)種(zhong)，但(dan)總(zong)可以歸集為，
奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)、馬(ma)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)、鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)、雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和沉(chen)淀(dian)硬化不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)五(wu)大類(lei)(lei)。同類(lei)(lei)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)性(xing)(xing)能多(duo)有相似或相近之處，為了便于選(xuan)擇不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)，可按使用性(xing)(xing)能及工藝性(xing)(xing)能，在不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的五(wu)大類(lei)(lei)型中選(xuan)定(ding)(ding)一(yi)類(lei)(lei)，在選(xuan)定(ding)(ding)的一(yi)類(lei)(lei)中再確(que)定(ding)(ding)一(yi)個鋼(gang)種，這(zhe)樣范圍(wei)就(jiu)大大縮小了許多(duo)。隨著(zhu)性(xing)(xing)能的遞增，范圍(wei)逐步遞減，要選(xuan)擇的鋼(gang)種就(jiu)會(hui)出(chu)現。
四、成本(ben)選材法(fa)
成本選(xuan)材法的成本，包括有(you)材料(liao)(liao)(liao)成本和生產（制造）成本。如果加工制作工藝相差無幾，只是消(xiao)耗材料(liao)(liao)(liao)存在(zai)有(you)差別(bie)，也就(jiu)(jiu)是說，可根據確定的不同參量(liang)選(xuan)用(yong)材料(liao)(liao)(liao)。否(fou)則就(jiu)(jiu)需要綜合(he)考慮材料(liao)(liao)(liao)成本和制造工藝費(fei)用(yong)來選(xuan)用(yong)材料(liao)(liao)(liao)。
1. 材料成(cheng)本法
若制造工藝(yi)的(de)(de)(de)費用沒有差異，則使用材料的(de)(de)(de)用戶對(dui)不需要熱(re)處理的(de)(de)(de)鋼種，采用不同的(de)(de)(de)經(jing)濟參數來比較和(he)選(xuan)用：等(deng)強(qiang)度(du)的(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)重(zhong)量(liang)；等(deng)剛(gang)度(du)的(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)重(zhong)量(liang)；等(deng)強(qiang)度(du)的(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)成本(ben)；等(deng)剛(gang)度(du)的(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)成本(ben)。
設計時(shi)若使用屈(qu)(qu)(qu)服強度，則選用屈(qu)(qu)(qu)服強度。載荷(he)相同(tong)(tong)時(shi)，變形量愈(yu)大，剛度愈(yu)小(xiao)。很容(rong)易看出，變形及所需要的(de)屈(qu)(qu)(qu)服強度因(yin)負荷(he)方式而不同(tong)(tong)，并與結構部件的(de)幾何形狀有(you)關。
從上面的(de)分析，可以得(de)到如下(xia)幾點看(kan)法。
①. 用低合(he)金高(gao)強(qiang)度(du)(du)鋼代替碳鋼，屈(qu)(qu)服強(qiang)度(du)(du)提高(gao)了，只在等強(qiang)度(du)(du)的(de)判據下，可以節(jie)約鋼材，節(jie)約的(de)程度(du)(du)與屈(qu)(qu)服強(qiang)度(du)(du)的(de)比值也因(yin)載荷方式而不(bu)(bu)同，不(bu)(bu)能因(yin)為屈(qu)(qu)服強(qiang)度(du)(du)提高(gao)30％就認為能節(jie)約鋼材30％。若使(shi)用等剛度(du)(du)判據，并不(bu)(bu)能節(jie)約鋼材。
②. 使用(yong)強度高的鋼種，若采用(yong)等剛(gang)度判(pan)據，肯定(ding)會(hui)增加(jia)成本；若采用(yong)等強度判(pan)據，是否有經濟效益(yi)，取(qu)決于屈服強度的比(bi)值(zhi)及鋼材價格的比(bi)值(zhi)。
③. 對(dui)(dui)于(yu)交通運(yun)輸，例如，車輛、船舶等(deng)用(yong)(yong)鋼，為了(le)減少運(yun)輸費用(yong)(yong)，增(zeng)加(jia)運(yun)輸量(liang)，應該考(kao)慮(lv)采用(yong)(yong)等(deng)強(qiang)(qiang)度(du)(du)相(xiang)對(dui)(dui)重(zhong)量(liang)和等(deng)剛度(du)(du)相(xiang)對(dui)(dui)重(zhong)量(liang)。對(dui)(dui)于(yu)固定(ding)結構，例如，橋梁、房屋等(deng)，則應使用(yong)(yong)等(deng)強(qiang)(qiang)度(du)(du)相(xiang)對(dui)(dui)成本和等(deng)剛度(du)(du)相(xiang)對(dui)(dui)成本。至于(yu)改用(yong)(yong)鋼種所(suo)引起的(de)(de)經(jing)(jing)(jing)濟(ji)效益的(de)(de)分(fen)配(pei)，則隨經(jing)(jing)(jing)濟(ji)體制(zhi)的(de)(de)不同(tong)（例如，計劃經(jing)(jing)(jing)濟(ji)、商品經(jing)(jing)(jing)濟(ji)等(deng)），而有不同(tong)方法。
④. 上面的分(fen)析只考慮材(cai)料的屈服強(qiang)度和變(bian)形，在下面，將(jiang)結合材(cai)料工藝綜合地分(fen)析成本(ben)。若有低(di)溫韌性、大氣腐蝕(shi)、可(ke)焊(han)性、耐磨性等問題(ti)，則應參考性能(neng)選材(cai)的方法，將(jiang)這些因素作為約(yue)束條件，或(huo)采(cai)用多目標的選材(cai)法。
2. 生產(chan)成本法
從(cong)原材料(liao)制成(cheng)部件全過程的成(cheng)本(ben)分析，提供選材的另(ling)一種方(fang)法。
以前(qian)的廚(chu)具、炊具大部分采用有色金屬(shu)如鋁、銅(tong)或搪瓷等，而現在已基本被不銹(xiu)鋼取代(dai)，不銹(xiu)鋼不僅使用壽命長(chang)，而且(qie)美觀、價格低廉、無污(wu)染，生(sheng)產廢品易于(yu)回收再利用。
下(xia)(xia)面(mian)提供幾個(ge)為了降低成本，應該考慮(lv)下(xia)(xia)述幾方面(mian)的問題。
①. 如果(guo)在(zai)某些高(gao)溫(wen)度環境中，當(dang)需要使用或計(ji)劃使用昂貴的高(gao)鎳(nie)合金的時候，可考慮能否用12Cr16Ni35（330）不銹(xiu)鋼來代替(ti)以滿足要求。
②. 可否用20Cr25Ni20（310）或16Cr23Ni13（309）來代替12Cr16Ni35（330），相比之下，這些鋼的高溫強(qiang)度較低，但是對(dui)多(duo)種用途具有(you)良好的性能。
③. 假如需要(yao)(yao)使(shi)用或計劃使(shi)用022Cr19Ni10（304L）不(bu)銹鋼(gang)，則(ze)要(yao)(yao)認真考慮是(shi)否真的(de)需要(yao)(yao)這種低(di)碳品(pin)種。在022Cr19Ni10（304L）不(bu)銹鋼(gang)焊接(jie)熱影(ying)響區(qu)，能夠保持充分的(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)響區(qu)腐蝕危險無關緊要(yao)(yao)的(de)地方，造成(cheng)不(bu)必要(yao)(yao)的(de)浪費。
④. 在選用(yong)成形用(yong)不(bu)(bu)銹鋼(gang)時，可否用(yong)12Cr17Ni7（301）代(dai)替06Cr19Ni10（304），由于在絕大(da)(da)多數(shu)情況下，略微降低鉻和鎳的(de)含量并不(bu)(bu)會(hui)大(da)(da)大(da)(da)降低抗腐蝕性(xing)，所以唯一真正(zheng)的(de)決定因素是成形性(xing)能。
⑤. 如果用(yong)(yong)12Cr17Mn6Ni5N（201）不銹(xiu)鋼代替 12Cr17Ni7（301）不銹(xiu)鋼可以大大降低(di)成本的話，雖然在200系列中用(yong)(yong)錳代替鎳，但其抗腐(fu)蝕性(xing)能卻能滿足多種用(yong)(yong)途。當然應考慮可成形性(xing)和外觀特點方面(mian)的差異。
⑥. 400系列(lie)中(zhong)的某種(zhong)(zhong)合金(jin)可(ke)以用(yong)來代(dai)替(ti)Cr-Ni（300系列(lie)）或Cr-Mn-Ni（200系列(lie)）中(zhong)的某些鋼種(zhong)(zhong)，10Cr17（430）在許(xu)多用(yong)途中(zhong)可(ke)以滿足對其抗腐蝕性能(neng)的要求，但應考慮加工過程(cheng)中(zhong)遇到的各種(zhong)(zhong)困難。
⑦. 可(ke)以用06Cr11Ti（409）或(huo)其他(ta)11％Cr合金(jin)代替(ti)17％Cr合金(jin)，這就會使抗(kang)腐蝕(shi)(shi)性能(neng)大(da)幅度下降(jiang)，但是(shi)能(neng)否滿足使用要求才是(shi)關鍵(jian)。目前有(you)幾種(zhong)06Crl1Ti（409）的改(gai)進型，它們具有(you)不同的耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性能(neng)、表面(mian)質量和可(ke)加(jia)工性。
⑧. 可以用某種不(bu)銹鋼(gang)代替其他金屬(shu)(shu)或(huo)非金屬(shu)(shu)材(cai)料，通常，這種改變可以用較(jiao)低的(de)成本(ben)實現較(jiao)好(hao)的(de)使(shi)用性能。但是，當考(kao)(kao)慮(lv)總成本(ben)而不(bu)是只(zhi)考(kao)(kao)慮(lv)原材(cai)料價格時(shi)，使(shi)用較(jiao)高等(deng)級的(de)不(bu)銹鋼(gang)通常會更為經(jing)濟。
五、多目標選(xuan)材法
實際上選(xuan)材(cai)是個多目標(biao)的決策問題(ti)，這些目標(biao)有成(cheng)(cheng)本和性能(neng)兩類。成(cheng)(cheng)本可分為變動(dong)成(cheng)(cheng)本和固定成(cheng)(cheng)本兩大項。
前面(mian)將(jiang)性(xing)能定(ding)義為：“材料的性(xing)能是一(yi)種參量，用于表征(zheng)材料在(zai)給定(ding)外界條件下的行(xing)為”。
考慮到材料的應(ying)用(yong)，可將性能分為(wei)使用(yong)性能及(ji)工藝性能。應(ying)該指出，上述定義中的外界條(tiao)件(jian)除了自然條(tiao)件(jian)外，還應(ying)包括(kuo)社會條(tiao)件(jian)，特別是人(ren)類的喜愛和社會的選(xuan)擇(ze)。
前(qian)面(mian)所討論的性(xing)能(neng)選(xuan)材(cai)法和成(cheng)本(ben)選(xuan)材(cai)法，是將多目(mu)標(biao)簡化(hua)為單(dan)目(mu)標(biao)，即性(xing)能(neng)或(huo)成(cheng)本(ben)，為的是將選(xuan)材(cai)問題簡單(dan)化(hua)，實際上，性(xing)能(neng)本(ben)身也有多目(mu)標(biao)。
如果將價值工程用于材(cai)(cai)料的(de)選用，那么(me)選材(cai)(cai)即可簡化(hua)為：“選擇能(neng)滿(man)足部件對材(cai)(cai)料的(de)最低要求(qiu)，而(er)成本又是最低的(de)材(cai)(cai)料”。這樣即可將性能(neng)與成本的(de)要求(qiu)并(bing)稱為特性。
對(dui)于特(te)(te)性(xing)、要(yao)求、性(xing)能等(deng)的(de)確定(ding)是較(jiao)為困難的(de)，因為這需要(yao)依據科(ke)學(xue)知(zhi)識和(he)實際經驗進行判斷。例(li)如，當(dang)對(dui)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)塑料(liao)有比(bi)較(jiao)深入的(de)了解(jie)后，在選擇(ze)洗衣機外殼材料(liao)時，就一定(ding)會選用(yong)(yong)塑料(liao)而不(bu)選用(yong)(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。因為塑料(liao)的(de)特(te)(te)性(xing)就足(zu)可以滿(man)足(zu)洗衣機外殼的(de)要(yao)求，其(qi)性(xing)能可以超過不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)而成本卻(que)遠(yuan)遠(yuan)低于不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。
