材料的代用

巧妇难为无米之炊，所有的制造生产都是以材料的购买为开始。与人们想象的不同，拿着钱到市场上购买材料，并不是看起来那么简单容易。实际的采购活动障碍不少。

采购常碰到的第一种困难是，虽然工程师选择的材料牌号并非罕见，但是市场上偏偏就没有所需要的规格。只好找相近的规格。有时候相近规格也找不到。

另外一种情形是商家要价太高。如果商家觉得这个材料市场稀缺，或者你订货量太少，他不愿意承担库存资金压力，那么他的报价就会超出你的预期。这种事情也常常发生。

材料是否合适，材料是否容易采购，材料是否经济，在这三者之间，工程师们常常要进行权衡。大多数时候材料本身的特性是否满足使用要求会被摆到第一位。

这种思维并没有错。但是当采购困难或者出于经济上的考虑，材料的变更或代用仍然会被提出，变成一个很合理的选择。

材料如何代用？

材料的代用通常会遵循两个简单的原则：以厚代薄和以优代劣。

如果没有恰当的规格，那就在牌号保持不变的情况下，选择稍大一点的尺寸；这一点无法做到，那就选择性能更优的钢材。

对采购人员和材料商来说，这两个原则简单粗暴，不需要专业知识也能很直观地理解。不管是更厚还是更优，毫无疑问都表示材料性能更好，选择是对的。

在大多数情况下，这样理解和操作没有太大问题。但是在一些要求严格的场合，比如容器制造等，综合考虑使用要求后就会发现，不能简单地套用这两个原则。

以厚代薄

以厚代薄最大的害处是导致应力的变化。

①许用应力。与我们的直观感觉相悖，钢材的许用应力是随着板厚的增加而减小的。以厚代薄很可能导致强度不够。很多时候以厚代薄没发生问题是因为许用应力的减小幅度没有超出设计的允许范围。

②局部应力。整体厚度一致的情况下，局部以厚代薄会改变整体的应力一致性，内部应力平衡被打破，容易发生疲劳裂纹，严重的会导致断裂。

此外，以厚代薄增加了焊接和探伤的难度，还对钢板的热传导有不利影响。

以优代劣

材料的优劣其实是相对而言的，并没有绝对的优或劣。在力学性能、耐蚀性能、高温性能和加工性能等方面，每种材料都有自己的个性。说某种材料较优，一定是指在某种特定的工况下，它的某种特性优于比较的材料。简单的以优代劣是错误的。

举个不锈钢的例子。从成分上看，304L和304相比，前者的含碳量更低，耐腐蚀性和焊接性能也更优，那么从以优代劣来看，304L可以代替304材料使用吗？来看下面的数据。

（以上数据引用自ASME Sec.II，Div.A，A99）

上表可以很直观地看出，的确304L的元素成分都满足304的要求，甚至比304更好，似乎可以自动替代304使用；但从力学性能上看，304的强度明显高于304L，如果用304L来替代304，就会造成强度不够。

另外，如果是容器制造用途，国标里另有规定：奥氏体不锈钢的使用温度高于525℃时，钢中含碳量应不小于0.04%。

因此，认为304L可以代替304使用的观点是错误的，能不能使用与使用场合有关。

结论

材料的代用虽然可以简单地理解为“以厚代薄、以优代劣”，但是如果根据实际的工况，考虑到加工、焊接、腐蚀、压力及热处理等因素，在代用的时候不能简单套用，必须周全考虑，以设计部门的意见为准。