巧婦難為無(wú)米之炊，所有的制造生產(chǎn)都是以材料的購(gòu)買為開(kāi)始。與人們想象的不同，拿著錢到市場(chǎng)上購(gòu)買材料，并不是看起來(lái)那么簡(jiǎn)單容易。實(shí)際的采購(gòu)活動(dòng)障礙不少。

采購(gòu)常碰到的第一種困難是，雖然工程師選擇的材料牌號(hào)并非罕見(jiàn)，但是市場(chǎng)上偏偏就沒(méi)有所需要的規(guī)格。只好找相近的規(guī)格。有時(shí)候相近規(guī)格也找不到。

另外一種情形是商家要價(jià)太高。如果商家覺(jué)得這個(gè)材料市場(chǎng)稀缺，或者你訂貨量太少，他不愿意承擔(dān)庫(kù)存資金壓力，那么他的報(bào)價(jià)就會(huì)超出你的預(yù)期。這種事情也常常發(fā)生。

材料是否合適，材料是否容易采購(gòu)，材料是否經(jīng)濟(jì)，在這三者之間，工程師們常常要進(jìn)行權(quán)衡。大多數(shù)時(shí)候材料本身的特性是否滿足使用要求會(huì)被擺到第一位。（http://lyxmc.com）

這種思維并沒(méi)有錯(cuò)。但是當(dāng)采購(gòu)困難或者出于經(jīng)濟(jì)上的考慮，材料的變更或代用仍然會(huì)被提出，變成一個(gè)很合理的選擇。

材料如何代用？

材料的代用通常會(huì)遵循兩個(gè)簡(jiǎn)單的原則：以厚代薄和以優(yōu)代劣。

如果沒(méi)有恰當(dāng)?shù)囊?guī)格，那就在牌號(hào)保持不變的情況下，選擇稍大一點(diǎn)的尺寸；這一點(diǎn)無(wú)法做到，那就選擇性能更優(yōu)的鋼材。

對(duì)采購(gòu)人員和材料商來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)原則簡(jiǎn)單粗暴，不需要專業(yè)知識(shí)也能很直觀地理解。不管是更厚還是更優(yōu)，毫無(wú)疑問(wèn)都表示材料性能更好，選擇是對(duì)的。

在大多數(shù)情況下，這樣理解和操作沒(méi)有太大問(wèn)題。但是在一些要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，比如容器制造等，綜合考慮使用要求后就會(huì)發(fā)現(xiàn)，不能簡(jiǎn)單地套用這兩個(gè)原則。

以厚代薄

以厚代薄****的害處是導(dǎo)致應(yīng)力的變化。

①許用應(yīng)力。與我們的直觀感覺(jué)相悖，鋼材的許用應(yīng)力是隨著板厚的增加而減小的。以厚代薄很可能導(dǎo)致強(qiáng)度不夠。很多時(shí)候以厚代薄沒(méi)發(fā)生問(wèn)題是因?yàn)樵S用應(yīng)力的減小幅度沒(méi)有超出設(shè)計(jì)的允許范圍。

②局部應(yīng)力。整體厚度一致的情況下，局部以厚代薄會(huì)改變整體的應(yīng)力一致性，內(nèi)部應(yīng)力平衡被打破，容易發(fā)生疲勞裂紋，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致斷裂。

此外，以厚代薄增加了焊接和探傷的難度，還對(duì)鋼板的熱傳導(dǎo)有不利影響。

以優(yōu)代劣

材料的優(yōu)劣其實(shí)是相對(duì)而言的，并沒(méi)有絕對(duì)的優(yōu)或劣。在力學(xué)性能、耐蝕性能、高溫性能和加工性能等方面，每種材料都有自己的個(gè)性。說(shuō)某種材料較優(yōu)，一定是指在某種特定的工況下，它的某種特性優(yōu)于比較的材料。簡(jiǎn)單的以優(yōu)代劣是錯(cuò)誤的。

舉個(gè)不銹鋼的例子。從成分上看，304L和304相比，前者的含碳量更低，耐腐蝕性和焊接性能也更優(yōu)，那么從以優(yōu)代劣來(lái)看，304L可以代替304材料使用嗎？來(lái)看下面的數(shù)據(jù)。

牌號(hào)		304	304L
C		≤0.08	≤0.03
Si		≤0.75	≤0.75
Mn		≤2.00	≤2.00
P		≤0.045	≤0.045
S		≤0.030	≤0.030
Cr		18.00~20.00	18.00~20.00
Ni		8.00~10.50	8.00~12.00
N		≤0.10	≤0.10
抗拉強(qiáng)度(MPa)		≥515	≥485
0.2%屈服強(qiáng)度(MPa)		≥205	≥170
50mm伸長(zhǎng)率(%)		≥40	≥40
硬度	布氏	≥201	≥201
	洛氏	≥92	≥92

（以上數(shù)據(jù)引用自ASME Sec.II，Div.A，A99）

 

上表可以很直觀地看出，的確304L不銹鋼的元素成分都滿足304不銹鋼的要求，甚至比304不銹鋼更好，似乎可以自動(dòng)替代304不銹鋼使用；但從力學(xué)性能上看，304不銹鋼的強(qiáng)度明顯高于304L不銹鋼，如果用304L不銹鋼來(lái)替代304不銹鋼，就會(huì)造成強(qiáng)度不夠。

另外，如果是容器制造用途，國(guó)標(biāo)里另有規(guī)定：奧氏體不銹鋼的使用溫度高于525℃時(shí)，鋼中含碳量應(yīng)不小于0.04%。

因此，認(rèn)為304L不銹鋼可以代替304不銹鋼使用的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，能不能使用與使用場(chǎng)合有關(guān)。

結(jié)論

材料的代用雖然可以簡(jiǎn)單地理解為“以厚代薄、以優(yōu)代劣”，但是如果根據(jù)實(shí)際的工況，考慮到加工、焊接、腐蝕、壓力及熱處理等因素，在代用的時(shí)候不能簡(jiǎn)單套用，必須周全考慮，以設(shè)計(jì)部門的意見(jiàn)為準(zhǔn)。

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