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。（http://atsdt.cn）

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****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)。

牌號		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
抗拉強度(MPa)		≥515	≥485
0.2%屈服強度(MPa)		≥205	≥170
50mm伸長率(%)		≥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，似乎可以自動替代304不銹鋼使用；但從力學性能上看，304不銹鋼的強度明顯高于304L不銹鋼，如果用304L不銹鋼來替代304不銹鋼，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不銹鋼可以代替304不銹鋼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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