При выборе конструкционного материала для тех или иных целей инженер должен руководствоваться не только соответствием его свойств эксплуатационным и технологическим характеристикам, но также и экономической целесообразностью.

В практической деятельности экономическая целесообразность выбора материала в значительной степени определяется его стоимостью.

Наиболее дешевым материалом являются углеродистые стали. Причем их цена меняется в зависимости от вида полуфабриката (пруток, сорт, лист). Наиболее высокую стоимость имеют тонколистовые стали.

Стоимость легированных сталей определяется не только типом и размерами полуфабрикатов, но также количеством и стоимостью входящих в них легирующих элементов. Так, стоимость низколегированных сталей, легирующими элементами, в которых являются недорогие хром, марганец, кремний, незначительно отличается от стоимости углеродистых сталей. Обычно же стоимость легированных сталей тем выше, чем больше в них дорогостоящих элементов. Например, быстрорежущие инструментальные стали

– Р18, Р6М6 и др., в состав которых входят вольфрам и молибден, в 15-20 раз дороже углеродистых качественных сталей.

Но известно, что у легированных сталей проявляются более высокие эксплуатационные свойства. Поэтому, для учета различий в свойствах вводят так называемый коэффициент экономической целесообразности:

Кэ = В : А, где А – относительное повышение стоимости, а В – относительное увеличение механических характеристик, например, предела текучести.

Так, низколегированная сталь 15Х по стоимости лишь на 15-20% выше стоимости углеродистой стали, для которой s0,2 = 270 МПа. Прочность же стали 15Х до нормализации составляет около 400 МПа. Поэтому в данном случае Кэ = 1,36 и, следовательно, при всех прочих равных условиях выбор легированной стали более целесообразен.

Но стоимость материала не единственный фактор, определяющий экономическую целесообразность выбора материала. При ее оценке следует учитывать и дефицитность легирующего элемента.

При выборе конструкционного материала инженер должен учитывать также длительность эксплуатации изделия. Так, для коррозионностойких материалов при контакте с агрессивными пищевыми средами (рассолами, тузлуками, кислотами и др.) даже обладающую хорошей коррозионной стойкостью нержавеющую сталь типа Х18Н10Т бывает целесообразно заменять титановыми сплавами.

Одним из важнейших факторов, влияющих на экономическую целесообразность выбора материала, является учет затрат на изготовление тех или иных изделий из данного материала (расход материала в стружку, стоимость механической обработки и др.).

Примером удачного выбора более экономичных способов изготовления деталей является получение литых изделий, либо применение безотходных технологий, например, штамповки вместо резания, либо прессования изделий из порошков.

При выборе материала следует учитывать и количество запасных деталей для обеспечения той же долговечности, время простоя техники, особенно если речь идет о замене деталей в поточных линиях и других агрегатах.

Известно, что эксплуатационные характеристики можно повысить термической либо химико-термической обработкой. Но в данном случае следует учитывать дополнительные затраты на создание дополнительных производственных помещений и их оборудование, затраты на проведение самих операций термообработки и, особенно, химико-термической обработки. Учет этот следует проводить в сопоставлении с выгодами, получаемыми за счет повышения свойств и увеличения срока службы деталей.

Мы коснулись лишь некоторых основных понятий, требуемых для оценки экономической целесообразности того или иного материала. Конкретные же методы оценки эффективности использования конструкционных материалов рассматриваются в специальных курсах «Экономика производства».