材料的代用
巧婦難為無米之炊，所有的制造生產(chǎn)都是以材料的購買為開始。與人們想象的不同，拿著錢到市場上購買材料，并不是看起來那么簡單容易。實際的采購活動障礙不少。
采購常碰到的第一種困難是，雖然工程師選擇的材料牌號并非罕見，但是市場上偏偏就沒有所需要的規(guī)格。只好找相近的規(guī)格。有時候相近規(guī)格也找不到。
另外一種情形是商家要價太高。如果商家覺得這個材料市場稀缺，或者你訂貨量太少，他不愿意承擔庫存資金壓力，那么他的報價就會超出你的預期。這種事情也常常發(fā)生。
材料是否合適，材料是否容易采購，材料是否經(jīng)濟，在這三者之間，工程師們常常要進行權(quán)衡。大多數(shù)時候材料本身的特性是否滿足使用要求會被擺到第一位。
這種思維并沒有錯。但是當采購困難或者出于經(jīng)濟上的考慮，材料的變更或代用仍然會被提出，變成一個很合理的選擇。
材料如何代用？
材料的代用通常會遵循兩個簡單的原則：以厚代薄和以優(yōu)代劣。
如果沒有恰當?shù)囊?guī)格，那就在牌號保持不變的情況下，選擇稍大一點的尺寸；這一點無法做到，那就選擇性能更優(yōu)的鋼材。
對采購人員和材料商來說，這兩個原則簡單粗暴，不需要專業(yè)知識也能很直觀地理解。不管是更厚還是更優(yōu)，毫無疑問都表示材料性能更好，選擇是對的。
在大多數(shù)情況下，這樣理解和操作沒有太大問題。但是在一些要求嚴格的場合，比如容器制造等，綜合考慮使用要求后就會發(fā)現(xiàn)，不能簡單地套用這兩個原則。
以厚代薄
以厚代薄最大的害處是導致應力的變化。
①許用應力。與我們的直觀感覺相悖，鋼材的許用應力是隨著板厚的增加而減小的。以厚代薄很可能導致強度不夠。很多時候以厚代薄沒發(fā)生問題是因為許用應力的減小幅度沒有超出設(shè)計的允許范圍。
②局部應力。整體厚度一致的情況下，局部以厚代薄會改變整體的應力一致性，內(nèi)部應力平衡被打破，容易發(fā)生疲勞裂紋，嚴重的會導致斷裂。
此外，以厚代薄增加了焊接和探傷的難度，還對鋼板的熱傳導有不利影響。
以優(yōu)代劣
材料的優(yōu)劣其實是相對而言的，并沒有絕對的優(yōu)或劣。在力學性能、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性。說某種材料較優(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。簡單的以優(yōu)代劣是錯誤的。
舉個不銹鋼的例子。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)代劣來看，304L可以代替304材料使用嗎？來看下面的數(shù)據(jù)。
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牌號
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304
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304L
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C
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≤0.08
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≤0.03
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Si
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≤0.75
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≤0.75
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Mn
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≤2.00
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≤2.00
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P
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≤0.045
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≤0.045
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S
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≤0.030
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≤0.030
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Cr
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18.00~20.00
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18.00~20.00
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Ni
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8.00~10.50
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8.00~12.00
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N
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≤0.10
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≤0.10
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抗拉強度(MPa)
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≥515
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≥485
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0.2%屈服強度(MPa)
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≥205
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≥170
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50mm伸長率(%)
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≥40
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≥40
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硬度
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布氏
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≥201
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≥201
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洛氏
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≥92
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≥92
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（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的元素成分都滿足304的要求，甚至比304更好，似乎可以自動替代304使用；但從力學性能上看，304的強度明顯高于304L，如果用304L來替代304，就會造成強度不夠。
另外，如果是容器制造用途，國標里另有規(guī)定：奧氏體不銹鋼的使用溫度高于525℃時，鋼中含碳量應不小于0.04%。
因此，認為304L可以代替304使用的觀點是錯誤的，能不能使用與使用場合有關(guān)。
結(jié)論
材料的代用雖然可以簡單地理解為“以厚代薄、以優(yōu)代劣”，但是如果根據(jù)實際的工況，考慮到加工、焊接、腐蝕、壓力及熱處理等因素，在代用的時候不能簡單套用，必須周全考慮，以設(shè)計部門的意見為準。
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