通常，將不銹(xiu)鋼的使用條件、基本性能以及相關的使用經驗三者統籌權衡后，就能夠確定出可用的鋼種。在沒有實際使用經驗可借鑒的情況下，對初選材料進行模擬試驗或現場掛片試驗，根據這些試驗結果作出最終選擇，對某些特別重要的用途，需進行模擬體試驗方可作出選材結論。
首(shou)先要確定不銹鋼的使用條件(jian)，包(bao)括溫度、介質成分、受(shou)力狀態、制(zhi)作(zuo)工藝、設(she)計(ji)壽命、特殊要求。
隨后就是依(yi)據使用條件，了解相關(guan)不銹鋼的性(xing)(xing)能、收集相關(guan)數(shu)據及(ji)資(zi)料，如室溫、高(gao)溫條件下(xia)使用的力學性(xing)(xing)能；腐蝕環(huan)境(jing)條件使用耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)能以及(ji)其(qi)工(gong)藝性(xing)(xing)能、物理性(xing)(xing)能、價格、供(gong)貨(huo)難(nan)易程度等。
在(zai)了解(jie)和收(shou)集不到(dao)相關數(shu)據(ju)(ju)的情況下，可(ke)依(yi)據(ju)(ju)使(shi)用條件進行(xing)必要的實際經(jing)驗(yan)(yan)、現場掛片試驗(yan)(yan)或(huo)實驗(yan)(yan)室模(mo)擬試驗(yan)(yan)。如果沒有(you)條件做上述試驗(yan)(yan)，也可(ke)采用相似條件的運行(xing)經(jing)驗(yan)(yan)、現場掛片結果、實驗(yan)(yan)室模(mo)擬實驗(yan)(yan)、模(mo)擬體(ti)運行(xing)結果作(zuo)為選(xuan)材的依(yi)據(ju)(ju)。
在(zai)上述程(cheng)序中，使用條(tiao)件(jian)(jian)是決定選(xuan)(xuan)用不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)類別的主導因素。例如，如果(guo)使用溫度(du)是在(zai)低溫條(tiao)件(jian)(jian)下(xia)，就不(bu)(bu)宜選(xuan)(xuan)用鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)；如果(guo)在(zai)300～500℃長期運行，也不(bu)(bu)宜選(xuan)(xuan)用雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和常規(gui)的中、高(gao)鉻鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。如果(guo)要(yao)求(qiu)(qiu)無磁，那(nei)就只能選(xuan)(xuan)擇(ze)奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)；在(zai)要(yao)求(qiu)(qiu)高(gao)強(qiang)(qiang)度(du)，高(gao)硬(ying)(ying)度(du)的設備部(bu)件(jian)(jian)中，馬(ma)氏體和沉淀硬(ying)(ying)化不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是唯一的選(xuan)(xuan)擇(ze)；在(zai)既要(yao)求(qiu)(qiu)具有高(gao)的強(qiang)(qiang)度(du)又要(yao)求(qiu)(qiu)具有無磁性的部(bu)件(jian)(jian)，就只能選(xuan)(xuan)擇(ze)奧氏體型(xing)沉淀硬(ying)(ying)化型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)或冷加工硬(ying)(ying)化的奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。
在(zai)鋼(gang)的(de)類型確(que)定之(zhi)后(hou)，可根(gen)據設備或部件對各種性(xing)能(neng)的(de)要求，選(xuan)用相(xiang)適(shi)(shi)應的(de)不銹(xiu)鋼(gang)牌(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)。通(tong)常都能(neng)選(xuan)到(dao)合(he)適(shi)(shi)的(de)牌(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)，當無相(xiang)應牌(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)可選(xuan)擇時，只能(neng)在(zai)耐蝕合(he)金中(zhong)選(xuan)擇或者(zhe)研究新的(de)不銹(xiu)鋼(gang)牌(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)。
總的來說(shuo)，選用不(bu)銹鋼(gang)的方法(fa)有性能法(fa)、成本(ben)法(fa)和多目標選材(cai)法(fa)等。
材(cai)料(liao)的選用包括材(cai)料(liao)的選擇(ze)和應(ying)用。
一、提(ti)出問題(ti)
1. 材料(liao)失(shi)效的(de)主要方式為(wei)斷(duan)裂、腐蝕和(he)磨損
為防止失(shi)(shi)效事故(gu)的(de)發(fa)生(sheng)，就(jiu)需要依據失(shi)(shi)效原因，通(tong)過(guo)選(xuan)用合適的(de)材(cai)(cai)料，采用恰當(dang)的(de)工(gong)(gong)藝，來防止材(cai)(cai)料失(shi)(shi)效。這(zhe)(zhe)類失(shi)(shi)效可能(neng)發(fa)生(sheng)在(zai)使(shi)用過(guo)程中，也可能(neng)發(fa)生(sheng)在(zai)生(sheng)產加(jia)工(gong)(gong)階(jie)段，這(zhe)(zhe)就(jiu)會涉及材(cai)(cai)料的(de)使(shi)用性(xing)能(neng)和工(gong)(gong)藝性(xing)能(neng)。解決這(zhe)(zhe)類選(xuan)材(cai)(cai)問(wen)題需要運用材(cai)(cai)料的(de)應用和失(shi)(shi)效、材(cai)(cai)料的(de)使(shi)用性(xing)能(neng)和材(cai)(cai)料的(de)工(gong)(gong)藝性(xing)能(neng)等方面的(de)知識。
2. 材(cai)料的選(xuan)擇
當然是(shi)(shi)選擇(ze)成本最低(di)而又滿足最低(di)使(shi)用(yong)性能的(de)材(cai)(cai)料，這是(shi)(shi)價(jia)值(zhi)工程在材(cai)(cai)料問題(ti)上的(de)應(ying)用(yong)，也是(shi)(shi)個多目標的(de)決策問題(ti)。材(cai)(cai)料要(yao)選用(yong)成本低(di)廉的(de)，并能滿足最低(di)使(shi)用(yong)性能要(yao)求材(cai)(cai)料的(de)，也就是(shi)(shi)性價(jia)比最高的(de)材(cai)(cai)料。
適(shi)應科(ke)技、社會(hui)和市(shi)場(chang)的(de)(de)發展，選擇(ze)材(cai)料(liao)，這(zhe)(zhe)是(shi)帶(dai)戰略性的(de)(de)選材(cai)問(wen)題(ti)。例如，最新科(ke)技成果的(de)(de)應用；社會(hui)條件的(de)(de)限(xian)制(zhi)(zhi)，如資源和環保的(de)(de)限(xian)制(zhi)(zhi)；市(shi)場(chang)預測，消費者對(dui)產(chan)品(pin)式(shi)樣的(de)(de)喜好和購買力(li)影響了(le)產(chan)品(pin)的(de)(de)檔(dang)次(ci)，從而(er)影響了(le)對(dui)材(cai)料(liao)的(de)(de)選用，這(zhe)(zhe)些問(wen)題(ti)有賴于對(dui)市(shi)場(chang)要求的(de)(de)判斷，涉及心理(li)學(xue)、技術美學(xue)、預測學(xue)等方面知識。
不銹(xiu)鋼的選(xuan)(xuan)用不可(ke)避(bi)免地會遇到上(shang)述問(wen)(wen)題。綜上(shang)所述，不銹(xiu)鋼的選(xuan)(xuan)用是(shi)一種較(jiao)為復雜的判斷問(wen)(wen)題，特(te)別(bie)是(shi)大宗(zong)不銹(xiu)鋼的選(xuan)(xuan)用，需要應用材料系統中決策(ce)方(fang)面技術(shu)，即在明確問(wen)(wen)題的基(ji)礎上(shang)，然后分析(xi)問(wen)(wen)題，最(zui)后提出選(xuan)(xuan)用方(fang)案。
二、材(cai)料(liao)選擇的步(bu)驟
不銹(xiu)鋼材料(liao)(liao)選(xuan)擇應遵循的順(shun)序是：使用條(tiao)件評(ping)價(jia)→設計評(ping)價(jia)→材料(liao)(liao)選(xuan)擇→材料(liao)(liao)成本評(ping)價(jia)→相關規范。
選用(yong)(yong)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)時，首先要明確(que)使用(yong)(yong)環境對不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)要求，即耐腐蝕性、耐熱性及機械性能等(deng)；其(qi)次(ci)才(cai)是考查綜合(he)成本。例如，包括原(yuan)材料成本、加(jia)工成本和廢品等(deng)。當較(jiao)為便(bian)(bian)宜(yi)的(de)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)，具有(you)上(shang)述所需(xu)(xu)的(de)性能的(de)，無疑(yi)選用(yong)(yong)便(bian)(bian)宜(yi)的(de)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)是最佳選擇。如果用(yong)(yong)量(liang)非常大(da)時，專(zhuan)門為此設計一新鋼(gang)(gang)種(zhong)，來滿足(zu)需(xu)(xu)要，那也值得和合(he)算的(de)。
1. 材料使用條件的評(ping)價
材料選擇的第一步是(shi)全面評價由(you)所選用(yong)的不銹鋼材料制作(zuo)成的零部件(jian)在工藝(yi)環(huan)境(jing)和設備的使(shi)用(yong)條件(jian)下(xia)，能否(fou)滿足如使(shi)用(yong)溫度、壓力和流體(ti)的狀態(tai)的要求。為此需要掌握如下(xia)的工藝(yi)數(shu)據。
①. 使用環(huan)境-操(cao)作介質(zhi)的性質(zhi)和成分、水的化學性質(zhi)、蒸汽(qi)質(zhi)量、溶液的組(zu)分及濃度(du)、傳導(dao)率、pH值、通風、雜質(zhi)等。
②. 壓力(li)-平均值(zhi)和范(fan)圍，恒定或交替變化，內部(bu)載荷或外部(bu)載荷。
③. 溫度-平(ping)均值和范圍，恒定(ding)或變(bian)量，熱梯度和熱振動(dong)。
④. 速(su)(su)(su)度(du)-流(liu)動速(su)(su)(su)率，線性速(su)(su)(su)度(du)，名(ming)義速(su)(su)(su)度(du)和范圍，攪動程度(du)，湍(tuan)流(liu)等(deng)。
要想選擇(ze)滿意的材料性能(neng)，除了使用溫度和(he)(he)壓(ya)力外(wai)，還必須考慮其他因(yin)素，如(ru)啟(qi)動和(he)(he)關閉、間(jian)歇操作、瞬時現象、壓(ya)力沖(chong)擊(ji)及系統(tong)的瞬間(jian)失(shi)效。
2. 設計的(de)評價
使用條件評(ping)價完之(zhi)后，隨之(zhi)其(qi)后，則需要依據(ju)材料(liao)考(kao)慮設(she)備設(she)計(ji)和各(ge)(ge)種零部(bu)件的(de)類型、尺寸(cun)、配合和服役期間的(de)臨界(jie)狀態(tai)。同時還要根據(ju)所選用的(de)材料(liao)考(kao)慮各(ge)(ge)種加(jia)工(gong)制(zhi)造(zao)技術的(de)可(ke)行性，如鍛造(zao)、冷熱成(cheng)形、機加(jia)工(gong)和焊接等。
3. 材料的評估
材(cai)(cai)料的(de)評(ping)估包括材(cai)(cai)料的(de)性能和冶金方面的(de)試(shi)驗(yan)，含金屬連接(jie)在內的(de)加工性的(de)檢測以及(ji)在實驗(yan)室和現(xian)場(chang)試(shi)驗(yan)中材(cai)(cai)料的(de)適用(yong)性。材(cai)(cai)料的(de)耐蝕性評(ping)估將進一步(bu)討論。
a. 材料試驗
除(chu)了用(yong)化學(xue)分析檢(jian)(jian)查(cha)材(cai)(cai)料(liao)的成分以(yi)外，通常對所(suo)選定(ding)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)進行(xing)表觀(guan)檢(jian)(jian)查(cha)和力(li)學(xue)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)以(yi)及(ji)確定(ding)原(yuan)材(cai)(cai)料(liao)是(shi)否滿足每個規定(ding)的要求(qiu)。另外需(xu)要對焊(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)焊(han)接(jie)質量。其中力(li)學(xue)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)有(you)拉(la)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)(cai)料(liao)截(jie)面試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)的金(jin)相檢(jian)(jian)查(cha)提供(gong)含夾雜(za)物(wu)材(cai)(cai)料(liao)與純凈度相關的信息，并(bing)提供(gong)金(jin)相結構(gou)及(ji)晶(jing)粒尺寸。對于焊(han)接(jie)部位，類似的檢(jian)(jian)查(cha)可以(yi)檢(jian)(jian)驗(yan)(yan)(yan)出焊(han)接(jie)缺陷，如夾雜(za)物(wu)、孔(kong)隙度、裂紋及(ji)不(bu)符合(he)要求(qiu)的焊(han)接(jie)技(ji)術等。這些試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)對材(cai)(cai)料(liao)本身是(shi)典型的破壞(huai)性試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。
b. 材料耐(nai)蝕(shi)性的評估和選擇(ze)
材料(liao)的(de)選用(yong)，愈(yu)來(lai)愈(yu)習慣用(yong)模擬環(huan)境試(shi)驗的(de)數據作(zuo)為依據來(lai)選擇材料(liao)以防止腐(fu)蝕，包括(kuo)高溫腐(fu)蝕。這些試(shi)驗包括(kuo)：腐(fu)蝕掛片(pian)試(shi)驗；熱(re)(re)質量分析（TGA）；動態燃燒室(shi)的(de)研究；熱(re)(re)循(xun)環(huan)；實驗室(shi)玻璃器(qi)皿的(de)試(shi)驗；現場試(shi)驗。
c. 材料的功能要求
①. 強(qiang)度
強(qiang)度(du)(du)包括(kuo)(kuo)多個(ge)力學性能，最常用(yong)來指拉伸強(qiang)度(du)(du)和屈服強(qiang)度(du)(du)。可以(yi)利(li)用(yong)應力-應變曲線來理解它(ta)們(men)。其他相關的強(qiang)度(du)(du)還包括(kuo)(kuo)壓縮、彎曲、剪切和扭(niu)轉強(qiang)度(du)(du)。在(zai)條件許(xu)可情況下最好(hao)使用(yong)高強(qiang)度(du)(du)的材(cai)料以(yi)減少零件的厚度(du)(du)。
②. 疲勞強度
疲(pi)勞(lao)(lao)是指由(you)循(xun)環應(ying)力(li)造成金屬(shu)斷裂的(de)(de)失效(xiao)(xiao)。常見的(de)(de)例子包括遠低(di)于(yu)拉伸強度的(de)(de)速(su)變應(ying)力(li)。當應(ying)力(li)增大時，引起(qi)失效(xiao)(xiao)所需要的(de)(de)循(xun)環次數(shu)就減少。習慣上繪(hui)制(zhi)金屬(shu)應(ying)力(li)和循(xun)環次數(shu)曲線(xian)（S-N），如(ru)圖(tu)4-3所示。曲線(xian)由(you)應(ying)力(li)相對于(yu)循(xun)環次數(shu)的(de)(de)對數(shu)來(lai)描繪(hui)。對于(yu)一個(ge)給定的(de)(de)較大循(xun)環次數(shu)，通常在低(di)于(yu)某應(ying)力(li)值的(de)(de)情(qing)況下不發生(sheng)失效(xiao)(xiao)，這個(ge)應(ying)力(li)值就稱為疲(pi)勞(lao)(lao)極限。因為以保持正常的(de)(de)應(ying)力(li)不高于(yu)疲(pi)勞(lao)(lao)極限的(de)(de)應(ying)力(li)防止變形和斷裂，所以疲(pi)勞(lao)(lao)失效(xiao)(xiao)幾乎總是伴(ban)隨著突變、缺(que)口(kou)、沖(chong)擊、殘余應(ying)力(li)的(de)(de)存在而發生(sheng)。
疲(pi)勞(lao)(lao)失效(xiao)常常發生在焊接接頭，因為(wei)采用焊接接頭，這樣的(de)(de)(de)設(she)(she)計會出現(xian)明顯的(de)(de)(de)應力(li)集中效(xiao)應。有利(li)于耐疲(pi)勞(lao)(lao)的(de)(de)(de)材料特性和(he)(he)設(she)(she)計特性有，利(li)用合(he)金(jin)(jin)(jin)化或熱(re)處理來提高拉伸強度(du)；減(jian)少(shao)工件的(de)(de)(de)厚度(du)，使用拋光表面，降低設(she)(she)計應力(li)，細(xi)化材料的(de)(de)(de)晶粒尺寸，消除材料的(de)(de)(de)冶金(jin)(jin)(jin)缺(que)陷和(he)(he)殘(can)余應力(li)，減(jian)輕表面存(cun)在壓應力(li)，減(jian)少(shao)助長腐(fu)蝕和(he)(he)疲(pi)勞(lao)(lao)的(de)(de)(de)環境(jing)，并且采用金(jin)(jin)(jin)屬覆蓋層(ceng)，如(ru)Cr、Ni或Cd（鎘）鍍層(ceng)，這是因為(wei)鍍層(ceng)中的(de)(de)(de)微裂紋有可能會降低疲(pi)勞(lao)(lao)強度(du)。
③. 脆(cui)性斷裂(lie)
脆性(xing)(xing)斷裂是(shi)在低(di)于屈服(fu)強(qiang)度的正常(chang)應(ying)力下，由于裂紋的快速擴展而(er)造(zao)成的失效。絕(jue)大多數的脆性(xing)(xing)斷裂發生(sheng)(sheng)在具有體(ti)心立方（bcc）晶格結構的金(jin)屬中(zhong)，特別是(shi)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼，不(bu)僅在低(di)于臨界拉伸(shen)(shen)強(qiang)度，甚至低(di)于屈服(fu)強(qiang)度的情況下就(jiu)會發生(sheng)(sheng)完全的斷裂。鋼發生(sheng)(sheng)脆性(xing)(xing)斷裂的條件如下：本身存在缺(que)陷；缺(que)陷處存在殘余(yu)拉伸(shen)(shen)應(ying)力與工(gong)作載荷(he)引起的拉伸(shen)(shen)應(ying)力的交匯，如果應(ying)力是(shi)三維方向就(jiu)更(geng)為嚴重；足夠低(di)的溫度；還原處理(li)、成分、軋制操作和后續的熱(re)處理(li)等冶金(jin)因素；韌性(xing)(xing)；蠕變；耐熱(re)性(xing)(xing)；熱(re)和腐(fu)蝕(shi)；耐蝕(shi)性(xing)(xing)；氫腐(fu)蝕(shi)；加(jia)工(gong)性(xing)(xing)。
④. 韌性
材(cai)料的(de)(de)韌性就是指(zhi)材(cai)料斷(duan)裂之前吸收(shou)能(neng)量(liang)和(he)塑性變形的(de)(de)能(neng)力，韌性是用材(cai)料成形和(he)斷(duan)裂期間吸收(shou)的(de)(de)能(neng)量(liang)來衡量(liang)的(de)(de)。它是最重要的(de)(de)低(di)溫力學性能(neng)而不(bu)是強度。缺口的(de)(de)韌性受化(hua)學成分、微觀組織、晶(jing)粒(li)尺(chi)寸、晶(jing)粒(li)生長的(de)(de)模式、截面(mian)尺(chi)寸、冷熱(re)加工的(de)(de)溫度、加工方(fang)法(fa)和(he)表(biao)面(mian)狀況如滲碳和(he)脫碳等(deng)影響。
基本(ben)試驗(yan)：最普通的韌(ren)性(xing)(xing)試驗(yan)是采(cai)用帶缺(que)(que)口的試樣，通常通過沖擊(ji)試驗(yan)測(ce)量缺(que)(que)口韌(ren)性(xing)(xing)，或在相對(dui)較低的應(ying)變速(su)率(lv)下測(ce)量斷裂韌(ren)性(xing)(xing)。沖擊(ji)試驗(yan)可揭示(shi)材料(liao)的低溫強度、韌(ren)性(xing)(xing)不足(zu)和脆性(xing)(xing)，這些試驗(yan)特別(bie)適合鐵素體材料(liao)，可以顯(xian)示(shi)韌(ren)性(xing)(xing)向(xiang)脆性(xing)(xing)的轉變。
⑤. 耐蝕(shi)性(xing)
金屬(shu)和(he)合(he)金的(de)(de)破壞大多是由(you)腐蝕(shi)造(zao)成的(de)(de)。實(shi)際上對(dui)于所有包含一系列基(ji)本操(cao)作(zuo)的(de)(de)工(gong)藝過程(cheng)來說，設(she)備(bei)、換熱器(qi)、管(guan)道構(gou)(gou)件(jian)(jian)(jian)或其他系統構(gou)(gou)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)失效就意(yi)(yi)味著停工(gong)、昂貴(gui)的(de)(de)維修和(he)更換構(gou)(gou)件(jian)(jian)(jian)，因(yin)此(ci)壓(ya)力(li)容器(qi)和(he)換熱器(qi)的(de)(de)結構(gou)(gou)材料應該在使用環境(jing)中具(ju)有合(he)適的(de)(de)腐蝕(shi)速率。另外注意(yi)(yi)由(you)周圍氣氛引起(qi)的(de)(de)腐蝕(shi)。
d. 根據耐(nai)蝕性(xing)的(de)(de)條件來選(xuan)擇材(cai)料良好的(de)(de)搭(da)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
盡管材(cai)料(liao)(liao)選(xuan)擇已(yi)經(jing)是十分認真了(le)，并且有時還進一步采(cai)用了(le)防腐蝕(shi)方法(fa)，但少數意外(wai)的(de)(de)失效(xiao)(xiao)總(zong)還會發(fa)生(sheng)(sheng)。導致意外(wai)腐蝕(shi)失效(xiao)(xiao)的(de)(de)原(yuan)因可能為(wei)以(yi)下(xia)一種或幾種：使用了(le)帶有缺陷(xian)的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)；設(she)計(ji)不合(he)理；不正常的(de)(de)操作；制造不當和檢(jian)驗(yan)不充分；維護不適(shi)當。所以(yi)采(cai)取(qu)一定的(de)(de)預防措施，是避免腐蝕(shi)失效(xiao)(xiao)發(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)有效(xiao)(xiao)辦法(fa)。
f. 氫(qing)腐蝕
氫(qing)腐蝕(shi)是(shi)在高(gao)(gao)于220～243℃溫(wen)度的含(han)氫(qing)環(huan)境中，碳鋼和(he)低合金(jin)鋼的損傷機(ji)制，一般(ban)不(bu)被人們所關注。室(shi)溫(wen)下鋼制容器當然(ran)是(shi)可(ke)以處理高(gao)(gao)壓(ya)氫(qing)的。但在較高(gao)(gao)的溫(wen)度下，氫(qing)能擴(kuo)散到鋼中與碳原(yuan)子反(fan)應生成(cheng)甲烷氣體
2H2+FeC→CH4+Fe
高溫高壓下，氫能(neng)夠與(yu)間隙固溶(rong)體中的碳(tan)(tan)反應，導致初始脫碳(tan)(tan)，接著在晶界產生不穩定(ding)(ding)的碳(tan)(tan)化物，形(xing)成(cheng)甲烷(wan)氣泡。由于(yu)甲烷(wan)不能(neng)從鋼中擴散出(chu)去，它的積(ji)聚引起開裂和鼓(gu)泡，從而使鋼材(cai)失去韌性導致最終(zhong)失效。解(jie)決(jue)這個問題就需要穩定(ding)(ding)鋼中的碳(tan)(tan)化物組(zu)成(cheng)、形(xing)態和分(fen)布。
氫腐(fu)蝕(shi)的(de)防(fang)護。根據實際經(jing)驗防(fang)止(zhi)氫腐(fu)蝕(shi)的(de)唯一可行(xing)的(de)方法，就是(shi)使用(yong)耐這種(zhong)(zhong)破壞(huai)形式的(de)鋼(gang)。因為所(suo)有(you)的(de)奧氏體不銹鋼(gang)都含有(you)高Cr，穩定了鋼(gang)中(zhong)的(de)碳化(hua)物組(zu)成(cheng)、形態和分布，所(suo)以耐高溫(wen)氫損傷。因此，作為另一種(zhong)(zhong)防(fang)腐(fu)蝕(shi)措施，通常(chang)在低合(he)金鋼(gang)容(rong)器的(de)內表面襯一層不銹鋼(gang)，是(shi)一個經(jing)濟實用(yong)的(de)選擇(ze)。
g. 加工性
加工(gong)性包(bao)括成形、機加工(gong)、與其他金屬連接的(de)焊接工(gong)藝及焊后(hou)熱(re)處(chu)理的(de)難(nan)易性。并(bing)不(bu)是(shi)(shi)所有(you)的(de)加工(gong)車間在技術(shu)上都有(you)能(neng)(neng)力正確(que)地(di)處(chu)理較復雜的(de)材料(liao)。因此(ci)用戶要(yao)了解(jie)加工(gong)者的(de)能(neng)(neng)力，這是(shi)(shi)最基本的(de)。另外，先進加工(gong)技術(shu)需要(yao)更高(gao)級的(de)檢驗標準來(lai)判斷(duan)加工(gong)是(shi)(shi)否符(fu)合要(yao)求。
4. 成(cheng)本核(he)算
在材料的選擇中，選用是實用性(xing)和(he)成本兩矛盾統一(yi)的最終結果，可用性(xing)價(jia)比來表示。
人們常說(shuo)“物美(mei)價(jia)(jia)廉(lian)”和“優質優價(jia)(jia)”，這分(fen)別是(shi)材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)消費者(zhe)(zhe)和材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)生產(chan)者(zhe)(zhe)各自(zi)傾向(xiang)性的愿望，材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)消費者(zhe)(zhe)希望自(zi)己(ji)所選用的材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)是(shi)“物美(mei)價(jia)(jia)廉(lian)”的；材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)生產(chan)者(zhe)(zhe)希望自(zi)己(ji)的產(chan)品能夠“優質優價(jia)(jia)”，但只有雙方都有經濟(ji)效益，方能使整(zheng)個社會有效益。
以選(xuan)用(yong)耐腐蝕不(bu)銹鋼(gang)為例，如果(guo)不(bu)考(kao)慮其(qi)他因素，選(xuan)擇材(cai)料時應(ying)考(kao)慮下面(mian)兩(liang)個方面(mian)，一(yi)是(shi)(shi)最(zui)低(di)的成(cheng)(cheng)本，即選(xuan)擇低(di)成(cheng)(cheng)本的材(cai)料，并(bing)定期更換或(huo)采取防腐措施；二(er)是(shi)(shi)高成(cheng)(cheng)本腐蝕最(zui)小，也就是(shi)(shi)不(bu)考(kao)慮成(cheng)(cheng)本，而(er)選(xuan)擇最(zui)昂貴耐腐蝕的材(cai)料，其(qi)結果(guo)是(shi)(shi)使用(yong)周(zhou)期長，可以免于頻繁地維(wei)修。
在廉價材(cai)(cai)(cai)料與(yu)高價材(cai)(cai)(cai)料之間，一般(ban)會(hui)認為選(xuan)用(yong)(yong)高級的(de)(de)(de)(de)結(jie)構材(cai)(cai)(cai)料產(chan)品，成(cheng)本(ben)一定是較高的(de)(de)(de)(de)，因而(er)制造商會(hui)刻意選(xuan)擇廉價低(di)(di)成(cheng)本(ben)的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料，以求(qiu)用(yong)(yong)最低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)成(cheng)本(ben)，獲得競(jing)爭(zheng)性的(de)(de)(de)(de)產(chan)品標價。然而(er)這種做法并不完全是正(zheng)確(que)的(de)(de)(de)(de)。因為，提高材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)工藝性能，通(tong)常會(hui)提高單位質量(liang)的(de)(de)(de)(de)費用(yong)(yong)。選(xuan)用(yong)(yong)性能好的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料，雖然材(cai)(cai)(cai)料成(cheng)本(ben)高一些，但就整個設(she)備的(de)(de)(de)(de)總體(ti)費用(yong)(yong)而(er)言(yan)往往會(hui)低(di)(di)一些。因此，由于下列因素，使節(jie)省成(cheng)本(ben)成(cheng)為可能。
①. 需要(yao)較少的材料(liao)；
②. 較(jiao)短的熱處理周期(qi)；
③. 較少(shao)的焊(han)接時間和較少(shao)的焊(han)接填(tian)充材(cai)料；
④. 較(jiao)低的運費；
⑤. 在運(yun)輸和安裝過(guo)程(cheng)中，現場的處(chu)理要求更簡單。
5. 使用(yong)過程中可(ke)能的失效模式(shi)和破(po)壞形式(shi)
在(zai)使(shi)用過程中發生的失(shi)(shi)效(xiao)可能源于材料(liao)的使(shi)用應力高于安全應力而引(yin)起的過載或者在(zai)應力集中處(chu)產生的局部(bu)變(bian)(bian)(bian)形(xing)。大(da)多(duo)數情況下失(shi)(shi)效(xiao)模(mo)式取決于材料(liao)在(zai)最終狀態下的性(xing)能。如承壓下的失(shi)(shi)效(xiao)模(mo)式可能是(shi)：過度的彈(dan)性(xing)變(bian)(bian)(bian)形(xing)和(he)彈(dan)性(xing)失(shi)(shi)穩；塑性(xing)失(shi)(shi)穩，變(bian)(bian)(bian)形(xing)和(he)破裂(lie)；脆性(xing)斷裂(lie)；疲勞失(shi)(shi)效(xiao)；蠕(ru)變(bian)(bian)(bian)變(bian)(bian)(bian)形(xing)和(he)蠕(ru)變(bian)(bian)(bian)破壞(huai)(huai)；環境破壞(huai)(huai)如腐蝕和(he)氫(qing)損傷。
大部分使用中的(de)(de)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)涉及(ji)在(zai)(zai)(zai)(zai)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)集中區(qu)缺陷處裂紋的(de)(de)萌生(sheng)。在(zai)(zai)(zai)(zai)焊(han)接結(jie)構中，焊(han)接缺陷是相當普(pu)遍(bian)(bian)的(de)(de)，甚至是不(bu)可(ke)(ke)(ke)避(bi)免(mian)的(de)(de)。因此不(bu)僅在(zai)(zai)(zai)(zai)設計(ji)中要(yao)防(fang)止過(guo)(guo)載，而且(qie)要(yao)避(bi)免(mian)由(you)脆性(xing)(xing)斷(duan)裂、疲(pi)勞、蠕(ru)變和腐(fu)蝕(shi)可(ke)(ke)(ke)能引(yin)起(qi)(qi)的(de)(de)低應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)。通(tong)(tong)過(guo)(guo)材(cai)料的(de)(de)選(xuan)擇(ze)以及(ji)限制(zhi)主應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)加二次應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)來避(bi)免(mian)過(guo)(guo)度的(de)(de)彈(dan)性(xing)(xing)變形和彈(dan)性(xing)(xing)失(shi)(shi)穩；通(tong)(tong)過(guo)(guo)限制(zhi)主應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)加二次應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)來避(bi)免(mian)塑性(xing)(xing)失(shi)(shi)穩；通(tong)(tong)過(guo)(guo)正(zheng)確地(di)選(xuan)材(cai)、制(zhi)造、檢(jian)驗、檢(jian)查斷(duan)口韌(ren)性(xing)(xing)等來避(bi)免(mian)脆性(xing)(xing)斷(duan)裂。在(zai)(zai)(zai)(zai)壓力(li)(li)容器和換熱器中很少出現由(you)普(pu)遍(bian)(bian)腐(fu)蝕(shi)引(yin)起(qi)(qi)的(de)(de)失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)，因為設計(ji)者(zhe)意識到普(pu)遍(bian)(bian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)可(ke)(ke)(ke)能，并通(tong)(tong)常采用腐(fu)蝕(shi)裕(yu)量或(huo)選(xuan)擇(ze)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)材(cai)料。然而，某些(xie)環境中可(ke)(ke)(ke)能發(fa)生(sheng)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂，在(zai)(zai)(zai)(zai)設計(ji)和選(xuan)材(cai)時應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)避(bi)免(mian)可(ke)(ke)(ke)能發(fa)生(sheng)這種失(shi)(shi)效(xiao)(xiao)。
6. 設備的設計特性
a. 維修(xiu)
為(wei)了(le)使(shi)設(she)備便于維(wei)修，在設(she)計(ji)階段(duan)就(jiu)應(ying)該很好的(de)了(le)解設(she)備的(de)特(te)定環境和特(te)殊要(yao)求。在設(she)計(ji)中必(bi)須考慮的(de)一些(xie)與(yu)維(wei)修相關(guan)的(de)項目，包括(kuo)更換(huan)某些(xie)構件所需(xu)的(de)拉(la)動(dong)空間，如拉(la)動(dong)熱(re)交換(huan)器的(de)管束所需(xu)的(de)空間等，裝卸(xie)材料的(de)設(she)備，預(yu)定的(de)清理方法和所需(xu)的(de)設(she)備，容易更換(huan)構件，監控腐蝕和積垢的(de)能(neng)力，現場焊接的(de)設(she)備以及停工期檢查的(de)設(she)備和可(ke)用性。
b. 安全(quan)保險的特性(xing)
安全保(bao)險的(de)設計概念不僅要清(qing)楚地認識(shi)到制造的(de)局限性，而且要為操(cao)作(zuo)提供較大(da)的(de)安全空間，這個概念與(yu)斷裂(lie)力(li)學的(de)研究相(xiang)關(guan)。在(zai)設計一(yi)(yi)個設備的(de)各個部分時要有(you)安全保(bao)險的(de)特性，一(yi)(yi)般按下列(lie)幾個方面考慮(lv)：判斷結(jie)構中疲勞裂(lie)紋可(ke)能(neng)(neng)擴展的(de)點(dian)；確(que)定可(ke)能(neng)(neng)有(you)的(de)最小(xiao)裂(lie)紋尺(chi)寸；確(que)定可(ke)能(neng)(neng)有(you)的(de)最大(da)裂(lie)紋尺(chi)寸，該尺(chi)寸與(yu)最大(da)破壞程度(du)及可(ke)能(neng)(neng)有(you)的(de)最小(xiao)裂(lie)紋與(yu)臨界裂(lie)紋尺(chi)寸之間的(de)載(zai)荷相(xiang)關(guan)。
c. 檢(jian)查的通道
壓力(li)容(rong)器的(de)(de)設計應(ying)該提供(gong)檢(jian)驗人員進(jin)入容(rong)器檢(jian)查腐蝕損(sun)傷的(de)(de)通道(dao)。有(you)足(zu)夠的(de)(de)直(zhi)徑(jing)讓人進(jin)入的(de)(de)容(rong)器應(ying)該有(you)可移動的(de)(de)內部(bu)構件，以允許進(jin)入人員通向(xiang)容(rong)器的(de)(de)所有(you)部(bu)位。
d. 安全(quan)性
壓(ya)(ya)(ya)力容(rong)器(qi)和(he)(he)換熱(re)器(qi)的(de)安全(quan)操作需要保(bao)守的(de)設(she)計(ji)和(he)(he)標準指(zhi)定的(de)習慣做法，并使(shi)用規(gui)范(fan)、標準中所許可的(de)材料(liao)。對換熱(re)器(qi)和(he)(he)壓(ya)(ya)(ya)力容(rong)器(qi)，視安全(quan)性(xing)壓(ya)(ya)(ya)倒一切(qie)的(de)原因是避免可能對人(ren)類、經(jing)濟(ji)和(he)(he)環境(jing)等方面(mian)產生災難性(xing)的(de)失(shi)效。為了確(que)保(bao)安全(quan)，應該按(an)照設(she)計(ji)精確(que)地(di)(di)制造(zao)設(she)備并充分地(di)(di)監督檢(jian)查，以保(bao)證和(he)(he)設(she)計(ji)規(gui)范(fan)相符。同時要正(zheng)確(que)使(shi)用和(he)(he)操作設(she)備。
e. 設(she)備壽命
為(wei)了獲(huo)得投(tou)資(zi)帶(dai)來的(de)(de)利潤，也為(wei)了使生產連(lian)續地進行，設(she)備(bei)(bei)構件及設(she)備(bei)(bei)本身(shen)應該具有(you)適當(dang)的(de)(de)壽命(ming)。構件的(de)(de)壽命(ming)取(qu)(qu)決(jue)于(yu)設(she)計、結構材(cai)料的(de)(de)性能和它們(men)與使用環境之間的(de)(de)相互作用以及制造(zao)和檢(jian)查的(de)(de)影(ying)響，還(huan)包括操(cao)(cao)作、維修等的(de)(de)影(ying)響。為(wei)了獲(huo)得滿意的(de)(de)壽命(ming)，設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)結構材(cai)料要(yao)承受住設(she)計應力、磨損、使用中的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。在設(she)計階段，腐(fu)蝕(shi)問題同其他的(de)(de)操(cao)(cao)作條件和設(she)計參(can)數如壓力、溫度(du)和速度(du)一(yi)樣重要(yao)。為(wei)了獲(huo)得最佳的(de)(de)使用壽命(ming)，不銹鋼(gang)選材(cai)要(yao)基于(yu)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)觀(guan)點。要(yao)向材(cai)料供應商索取(qu)(qu)簡明而(er)清晰的(de)(de)材(cai)料質(zhi)量保證書面說明，確(que)保供應的(de)(de)材(cai)料正(zheng)確(que)。設(she)計說明書內要(yao)有(you)材(cai)料的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性。
f. 構件壽命(ming)
以熱(re)交(jiao)換(huan)器(qi)為(wei)例，熱(re)交(jiao)換(huan)器(qi)的(de)殼體、管(guan)箱和管(guan)板應該被設計(ji)至(zhi)少使用10年或是原有管(guan)束的(de)壽(shou)(shou)命另加兩個(ge)更換(huan)管(guan)束的(de)周期(qi)。選擇的(de)初始管(guan)子應該至(zhi)少使用兩個(ge)運轉周期(qi)或5年，除非個(ge)別特殊環(huan)境的(de)熱(re)交(jiao)換(huan)器(qi)，可(ke)能是只有較(jiao)短的(de)預期(qi)壽(shou)(shou)命。可(ke)是，這些規定不適用于核能熱(re)交(jiao)換(huan)器(qi)和壓力容器(qi)。
由于不(bu)銹鋼類型多，列入標準(zhun)的(de)牌號多達一百多種，同時還有(you)大(da)量廣泛(fan)使(shi)用(yong)的(de)非標準(zhun)牌號，每一種不(bu)銹鋼都(dou)有(you)自己特定的(de)性能、功能和使(shi)用(yong)范圍。因此，正確、恰當(dang)地選擇合(he)適的(de)鋼種難度(du)很大(da)。這是因為它涉及的(de)材料學、腐(fu)蝕學以(yi)(yi)及工(gong)程(cheng)學等多種學科的(de)專門知識。除此以(yi)(yi)外，工(gong)程(cheng)經驗是合(he)理選用(yong)不(bu)銹鋼不(bu)可缺少(shao)的(de)重要(yao)條件(jian)。
通過合理地選擇、正確使(shi)用(yong)，使(shi)不銹鋼(gang)材料(liao)的特性和(he)(he)功能，在使(shi)用(yong)中得(de)到充分體現和(he)(he)發揮，進而延(yan)長(chang)不銹鋼(gang)零部件的使(shi)用(yong)壽命，
保(bao)證不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼零部件、模具和機械設備的(de)高精度。這正是不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼工作者應盡的(de)職責。
三(san)、性能選材(cai)法
性能選用法包括使用性能和工藝性能。
1. 使用性能
人們一般慣于從各種材料手冊中查閱和(he)比較各種材料的性能，然后選用(yong)。近年來，由于計算(suan)機的普遍應(ying)用(yong)，已將這些性能匯編為數據庫，便于檢索(suo)和(he)專家系統調用(yong)。
若有兩種主要性能(neng)時，則可應用“坐標分類法”進(jin)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(shi)(shi)用(yong)(yong)性能(neng)和使(shi)(shi)用(yong)(yong)安全，選用(yong)(yong)時可以(yi)提高一級或幾級使(shi)(shi)用(yong)(yong)。已(yi)經(jing)使(shi)(shi)用(yong)(yong)10Cr17（17％Cr）型(xing)(xing)(xing)的地方(fang)可以(yi)使(shi)(shi)用(yong)(yong)Cr-Ni鋼(gang)18-8型(xing)(xing)(xing)，已(yi)經(jing)使(shi)(shi)用(yong)(yong)06Cr11Ti型(xing)(xing)(xing)的地方(fang)有(you)時也(ye)可用(yong)(yong)10Cr17型(xing)(xing)(xing)。另外(wai)還許(xu)多(duo)在成分(fen)方(fang)面的改型(xing)(xing)(xing)鋼(gang)種并沒有(you)在上述表(biao)示出(chu)來。
2. 工藝性(xing)能
前(qian)面的有關章節已經介紹了(le)不銹鋼(gang)焊接性(xing)、切削性(xing)、熱(re)加工性(xing)及深沖性(xing)等工藝性(xing)能(neng)，可參閱。
在(zai)使(shi)用(yong)性(xing)(xing)能(neng)(neng)滿足要(yao)求后，工(gong)藝性(xing)(xing)能(neng)(neng)選材時，關注點主要(yao)是加(jia)(jia)工(gong)性(xing)(xing)能(neng)(neng)和(he)加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)本(ben)。即在(zai)較低的加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)本(ben)下完成(cheng)加(jia)(jia)工(gong)的可行性(xing)(xing)。當所選材料的使(shi)用(yong)性(xing)(xing)能(neng)(neng)，能(neng)(neng)滿足要(yao)求，但不能(neng)(neng)加(jia)(jia)工(gong)或加(jia)(jia)工(gong)費用(yong)太高(gao)而(er)不能(neng)(neng)承受時，可以(yi)選用(yong)較高(gao)一級(ji)不銹鋼種。
3. 性能遞增選材(cai)法
不銹鋼(gang)的(de)類型和鋼(gang)種繁多，性能(neng)各異，但也有略同的(de)。不銹鋼(gang)的(de)牌號繁多，多達數百(bai)(bai)種；雖說(shuo)牌號有數百(bai)(bai)種，但總可(ke)以歸集(ji)為，
奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)、馬氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)、鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)、雙相不銹(xiu)鋼(gang)和沉淀硬化不銹(xiu)鋼(gang)五(wu)(wu)大(da)類。同(tong)類不銹(xiu)鋼(gang)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)多有相似或相近之處，為了便于選(xuan)擇(ze)不銹(xiu)鋼(gang)，可按使用(yong)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)及工(gong)藝性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)，在不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)五(wu)(wu)大(da)類型中選(xuan)定一類，在選(xuan)定的(de)(de)一類中再確(que)定一個鋼(gang)種，這樣范圍(wei)就大(da)大(da)縮小(xiao)了許多。隨著性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)遞(di)增，范圍(wei)逐步遞(di)減(jian)，要選(xuan)擇(ze)的(de)(de)鋼(gang)種就會出現(xian)。
四(si)、成本(ben)選材法
成(cheng)(cheng)(cheng)本選(xuan)材(cai)(cai)(cai)法的成(cheng)(cheng)(cheng)本，包(bao)括有材(cai)(cai)(cai)料(liao)成(cheng)(cheng)(cheng)本和生產（制(zhi)造）成(cheng)(cheng)(cheng)本。如果加工(gong)制(zhi)作工(gong)藝相差無(wu)幾，只是(shi)消耗材(cai)(cai)(cai)料(liao)存在有差別，也就是(shi)說，可根據(ju)確定的不同(tong)參量選(xuan)用材(cai)(cai)(cai)料(liao)。否則(ze)就需要綜合考慮材(cai)(cai)(cai)料(liao)成(cheng)(cheng)(cheng)本和制(zhi)造工(gong)藝費用來選(xuan)用材(cai)(cai)(cai)料(liao)。
1. 材(cai)料成本法
若制(zhi)造工(gong)藝的費用(yong)(yong)沒有差異，則使用(yong)(yong)材料的用(yong)(yong)戶對(dui)不(bu)需(xu)要熱(re)處理的鋼種，采用(yong)(yong)不(bu)同(tong)的經濟參數來比較(jiao)和選(xuan)用(yong)(yong)：等(deng)(deng)(deng)強(qiang)度(du)的相對(dui)重(zhong)量(liang)(liang)；等(deng)(deng)(deng)剛度(du)的相對(dui)重(zhong)量(liang)(liang)；等(deng)(deng)(deng)強(qiang)度(du)的相對(dui)成本(ben)；等(deng)(deng)(deng)剛度(du)的相對(dui)成本(ben)。
設(she)計(ji)時若使用屈服(fu)強(qiang)度，則選用屈服(fu)強(qiang)度。載荷(he)相同時，變(bian)形(xing)量愈大，剛度愈小。很容易看出，變(bian)形(xing)及所(suo)需要(yao)的屈服(fu)強(qiang)度因(yin)負(fu)荷(he)方(fang)式而(er)不同，并與結構(gou)部(bu)件的幾何形(xing)狀有關。
從上面的分析(xi)，可以得到如下(xia)幾點看法。
①. 用低合金高(gao)強度(du)(du)鋼(gang)代替碳鋼(gang)，屈(qu)服(fu)強度(du)(du)提(ti)(ti)高(gao)了，只在等強度(du)(du)的判據(ju)下(xia)，可(ke)以節(jie)約(yue)鋼(gang)材，節(jie)約(yue)的程(cheng)度(du)(du)與屈(qu)服(fu)強度(du)(du)的比值也因載(zai)荷方式而不(bu)(bu)同，不(bu)(bu)能(neng)因為(wei)屈(qu)服(fu)強度(du)(du)提(ti)(ti)高(gao)30％就認為(wei)能(neng)節(jie)約(yue)鋼(gang)材30％。若使用等剛度(du)(du)判據(ju)，并(bing)不(bu)(bu)能(neng)節(jie)約(yue)鋼(gang)材。
②. 使用(yong)(yong)強度高的鋼種，若采(cai)(cai)用(yong)(yong)等(deng)剛度判據，肯定(ding)會增加成本；若采(cai)(cai)用(yong)(yong)等(deng)強度判據，是否有經濟(ji)效益，取決于屈(qu)服強度的比值及鋼材價格(ge)的比值。
③. 對(dui)于交通運輸，例如(ru)(ru)，車輛、船舶等(deng)(deng)用(yong)鋼(gang)，為了減少運輸費(fei)用(yong)，增加運輸量(liang)，應該考慮(lv)采用(yong)等(deng)(deng)強度(du)(du)相(xiang)對(dui)重量(liang)和(he)等(deng)(deng)剛度(du)(du)相(xiang)對(dui)重量(liang)。對(dui)于固定結(jie)構，例如(ru)(ru)，橋梁、房屋等(deng)(deng)，則應使用(yong)等(deng)(deng)強度(du)(du)相(xiang)對(dui)成(cheng)(cheng)本和(he)等(deng)(deng)剛度(du)(du)相(xiang)對(dui)成(cheng)(cheng)本。至于改用(yong)鋼(gang)種所引起的(de)經(jing)濟(ji)效益(yi)的(de)分配，則隨經(jing)濟(ji)體制的(de)不同（例如(ru)(ru)，計(ji)劃經(jing)濟(ji)、商品經(jing)濟(ji)等(deng)(deng)），而有不同方(fang)法。
④. 上面的分(fen)析只考(kao)慮(lv)材料(liao)的屈服(fu)強度和變(bian)形，在下(xia)面，將(jiang)結合材料(liao)工藝綜合地分(fen)析成本。若有低(di)溫(wen)韌性(xing)、大氣腐蝕、可焊性(xing)、耐磨性(xing)等問(wen)題，則應參考(kao)性(xing)能選(xuan)材的方法，將(jiang)這(zhe)些因素作(zuo)為約(yue)束(shu)條(tiao)件，或采用多目(mu)標的選(xuan)材法。
2. 生產成(cheng)本法
從(cong)原材料制成部(bu)件全過程的成本分析，提供選材的另一種(zhong)方(fang)法。
以(yi)前的廚具(ju)、炊具(ju)大部(bu)分(fen)采用(yong)有色(se)金屬如(ru)鋁(lv)、銅或搪瓷等，而(er)現在已基本(ben)被不銹鋼(gang)取代，不銹鋼(gang)不僅(jin)使用(yong)壽命長，而(er)且美觀(guan)、價格低廉、無污染，生產廢(fei)品易于回收再利用(yong)。
下面提供幾(ji)(ji)個為了(le)降低成(cheng)本，應該考慮下述幾(ji)(ji)方面的問題。
①. 如果(guo)在某(mou)些高溫(wen)度環境中，當需要使用或計劃使用昂貴的(de)高鎳合金(jin)的(de)時候，可考慮能否(fou)用12Cr16Ni35（330）不銹(xiu)鋼來代替以滿足要求。
②. 可否用20Cr25Ni20（310）或16Cr23Ni13（309）來代替12Cr16Ni35（330），相比之下，這些鋼的(de)高溫(wen)強(qiang)度較低，但是(shi)對多種用途具有良好的(de)性能(neng)。
③. 假如(ru)需要(yao)使用或計劃使用022Cr19Ni10（304L）不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，則(ze)要(yao)認真考慮是否真的(de)需要(yao)這種低碳品種。在022Cr19Ni10（304L）不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊接熱(re)影響區，能夠保持充分的(de)非常有(you)效的(de)抗腐蝕(shi)性(xing)，但(dan)是有(you)時卻將其用于(yu)與熱(re)影響區腐蝕(shi)危險(xian)無關(guan)緊要(yao)的(de)地方(fang)，造成不(bu)必要(yao)的(de)浪費。
④. 在選用(yong)(yong)成(cheng)形(xing)用(yong)(yong)不銹鋼(gang)時，可否(fou)用(yong)(yong)12Cr17Ni7（301）代替06Cr19Ni10（304），由于(yu)在絕大(da)多數(shu)情況(kuang)下，略微降(jiang)低(di)鉻和鎳的含量(liang)并不會(hui)大(da)大(da)降(jiang)低(di)抗腐(fu)蝕性(xing)，所(suo)以唯(wei)一真正(zheng)的決定因(yin)素是成(cheng)形(xing)性(xing)能。
⑤. 如果用(yong)12Cr17Mn6Ni5N（201）不(bu)銹鋼代替 12Cr17Ni7（301）不(bu)銹鋼可以(yi)大大降低成(cheng)(cheng)本的(de)(de)話，雖然(ran)在200系列中(zhong)用(yong)錳代替鎳，但其抗腐蝕(shi)性能卻能滿(man)足多種用(yong)途。當然(ran)應考慮可成(cheng)(cheng)形性和外觀特(te)點方面(mian)的(de)(de)差(cha)異(yi)。
⑥. 400系(xi)列中(zhong)的(de)某種合金可以用來代替(ti)Cr-Ni（300系(xi)列）或Cr-Mn-Ni（200系(xi)列）中(zhong)的(de)某些鋼種，10Cr17（430）在(zai)許多用途中(zhong)可以滿足對其抗腐蝕性能(neng)的(de)要求(qiu)，但應考慮加工過程中(zhong)遇到的(de)各(ge)種困(kun)難。
⑦. 可(ke)以用06Cr11Ti（409）或其他11％Cr合金(jin)代(dai)替17％Cr合金(jin)，這就會(hui)使(shi)抗(kang)腐蝕性能(neng)大幅(fu)度下降，但是能(neng)否(fou)滿足使(shi)用要(yao)求才是關鍵。目前有幾種(zhong)06Crl1Ti（409）的改進型，它們具有不同的耐腐蝕性能(neng)、表(biao)面質量和可(ke)加工性。
⑧. 可(ke)以(yi)(yi)用(yong)(yong)某種(zhong)不銹鋼代替其他金(jin)屬或非金(jin)屬材料，通常，這種(zhong)改變可(ke)以(yi)(yi)用(yong)(yong)較低的成本實現較好的使(shi)用(yong)(yong)性能。但是，當(dang)考(kao)慮總成本而不是只考(kao)慮原材料價格時(shi)，使(shi)用(yong)(yong)較高等級的不銹鋼通常會更為(wei)經濟。
五、多目標選材法(fa)
實際上選材是個(ge)多目標的決策問題，這些目標有成(cheng)本(ben)(ben)(ben)和性能兩類。成(cheng)本(ben)(ben)(ben)可(ke)分為變動成(cheng)本(ben)(ben)(ben)和固定成(cheng)本(ben)(ben)(ben)兩大項。
前面將性(xing)能定義為(wei)：“材料的(de)(de)性(xing)能是一種參量，用于(yu)表征材料在給定外界條件(jian)下的(de)(de)行為(wei)”。
考慮(lv)到材料的應用(yong)，可(ke)將性(xing)能分為使用(yong)性(xing)能及工藝性(xing)能。應該指出，上(shang)述定義中的外界條件除了(le)自(zi)然條件外，還應包括社會條件，特(te)別(bie)是人類的喜(xi)愛(ai)和(he)社會的選擇。
前面所討論的(de)性(xing)能(neng)(neng)選(xuan)材法和成本選(xuan)材法，是(shi)將多目(mu)標簡化(hua)為單目(mu)標，即(ji)性(xing)能(neng)(neng)或成本，為的(de)是(shi)將選(xuan)材問題簡單化(hua)，實際上，性(xing)能(neng)(neng)本身(shen)也(ye)有多目(mu)標。
如(ru)果將(jiang)價值工程用(yong)于材料的(de)選用(yong)，那么(me)選材即可簡化為(wei)：“選擇能滿(man)足部(bu)件對材料的(de)最低要(yao)求，而成本又是最低的(de)材料”。這樣即可將(jiang)性能與成本的(de)要(yao)求并稱(cheng)為(wei)特性。
對(dui)于特(te)性、要(yao)求、性能等的(de)(de)(de)確定是較為(wei)(wei)困難(nan)的(de)(de)(de)，因(yin)(yin)為(wei)(wei)這需要(yao)依據科學知識和(he)實(shi)際經驗進行判斷(duan)。例(li)如，當對(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)塑(su)料(liao)(liao)(liao)有比較深(shen)入的(de)(de)(de)了解后，在選(xuan)擇洗衣(yi)機外殼(ke)材料(liao)(liao)(liao)時(shi)，就一定會選(xuan)用(yong)塑(su)料(liao)(liao)(liao)而不(bu)(bu)選(xuan)用(yong)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。因(yin)(yin)為(wei)(wei)塑(su)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)特(te)性就足(zu)可以滿足(zu)洗衣(yi)機外殼(ke)的(de)(de)(de)要(yao)求，其性能可以超(chao)過(guo)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)而成本卻遠遠低于不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。
