一般來說，制定金屬(shu)材(cai)料(liao)工(gong)藝的(de)目的(de)，在于以最經濟的(de)生產工(gong)藝，加工(gong)出滿足要求的(de)產品。
就產品而言，產品包括原材料和零部件及設備。以金屬材料為例，生產不銹鋼板、不銹(xiu)鋼管、不銹鋼絲等原材料的，為原材料生產，原材料生產需要有正確、合理的生產工藝；如以板、管、絲為原材料，加工出用戶所需的制品、零部件及設備，就為材料加工。材料加工也需要有正確、合理的加工工藝。而正確、合理的加工工藝是要依據材料的工藝性能來制定的。
不銹鋼的各種工藝性能會因鋼種的不同而不同，如奧氏體不(bu)銹鋼與鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼的成形性能就截然不同。在深沖過程中奧氏體不銹鋼的最佳沖壓變形率為40％～60％，而鐵素體不銹鋼的最佳沖壓變形率僅為20％～30％。通過對不銹鋼材料進行杯突試驗，對所制定的沖壓工藝進行評定，進而達到制定正確合理的加工工藝，指導加工生產，獲得優質、經濟的產品。
一、工藝性能試驗(yan)方法
對不銹(xiu)鋼(gang)的加工(gong)工(gong)藝進行評(ping)價的主要(yao)有以下(xia)試(shi)驗方法：
①. 拉伸試驗，用于評價(jia)材料塑(su)性、韌性，可以(yi)確定其塑(su)性成形性能；
②. 彎曲試驗，是檢驗金(jin)屬(shu)（及覆蓋(gai)層）的耐反復彎曲能力并顯示其缺陷的試驗；
③. 杯突(tu)試驗(yan)，是檢驗(yan)金屬材料沖壓性能的一(yi)種方法；
④. 沖擊試驗(yan)，是檢驗(yan)金屬(shu)材料沖擊韌性的一種方法。
以焊(han)接為(wei)例說(shuo)明金(jin)屬(shu)材料對焊(han)接加(jia)工的適應性(xing)，它包(bao)括下(xia)面兩個方面。
1. 對工(gong)藝焊接性方(fang)面的分析
焊(han)接(jie)(jie)工藝評定(ding)，主要考察金(jin)屬材(cai)料(liao)在(zai)(zai)一定(ding)工藝條件下（主要指用某種焊(han)接(jie)(jie)方法(fa)）焊(han)接(jie)(jie)時(shi)產生(sheng)焊(han)接(jie)(jie)缺陷（問(wen)題）的(de)(de)傾向性和嚴(yan)重(zhong)性。在(zai)(zai)各種焊(han)接(jie)(jie)工藝缺陷中裂紋的(de)(de)危害性最(zui)大，產生(sheng)的(de)(de)原因多(duo)而復雜，故分析的(de)(de)重(zhong)點放(fang)在(zai)(zai)金(jin)屬材(cai)料(liao)的(de)(de)抗(kang)裂性能上。
2. 對使用焊接性方(fang)面的分析
焊(han)接(jie)(jie)工藝評定，主要(yao)考察金(jin)屬材料(liao)在(zai)(zai)給定的(de)焊(han)接(jie)(jie)工藝條件(jian)下，焊(han)成(cheng)的(de)接(jie)(jie)頭或(huo)整個焊(han)接(jie)(jie)結構是否(fou)滿足(zu)使(shi)用(yong)(yong)性(xing)(xing)(xing)能的(de)要(yao)求，如強度(du)、塑性(xing)(xing)(xing)、韌(ren)度(du)、疲勞、蠕變、耐蝕或(huo)耐磨(mo)等性(xing)(xing)(xing)能。若按等性(xing)(xing)(xing)能原則設計焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭，則以母(mu)材的(de)性(xing)(xing)(xing)能為依據，分別(bie)考察焊(han)縫金(jin)屬和焊(han)接(jie)(jie)熱影響區在(zai)(zai)焊(han)接(jie)(jie)熱作用(yong)(yong)下可能引起哪些不利于(yu)使(shi)用(yong)(yong)性(xing)(xing)(xing)能的(de)變化。
已(yi)經建立焊接連續冷卻組織(zhi)轉變(bian)圖(tu)(tu)（即(ji)CCT圖(tu)(tu)）的金(jin)屬材料，可以(yi)利(li)用該圖(tu)(tu)來預測或判斷焊縫和(he)熱影響(xiang)區(qu)的組織(zhi)和(he)性能的變(bian)化。
焊接接頭力學性能工藝試(shi)(shi)驗(yan)(yan)一(yi)般選用拉伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)、彎(wan)曲試(shi)(shi)驗(yan)(yan)、沖擊韌(ren)性試(shi)(shi)驗(yan)(yan)和硬度試(shi)(shi)驗(yan)(yan)等。
①. 拉伸試驗
主要目的(de)是測定焊縫(feng)或焊接接頭(tou)的(de)強度(du)（抗拉強度(du)、屈服點）和塑性（伸長率(lv)、斷(duan)面(mian)收縮率(lv)），并且可以(yi)發現斷(duan)口上的(de)某些缺陷(xian)，如夾(jia)雜物、未焊透(tou)或白點等。
②. 焊接接頭彎(wan)曲(qu)試驗
彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)試(shi)驗的試(shi)樣(yang)分為平板和管(guan)子(zi)兩種，試(shi)驗方法分為焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)及壓扁試(shi)驗。焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)試(shi)驗目的是評定(ding)(ding)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的塑(su)性(xing)和致密性(xing)，同(tong)時(shi)(shi)可反映出焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)各(ge)區域(yu)的塑(su)性(xing)差別、暴露焊(han)接(jie)(jie)缺陷(xian)和考核熔合(he)區的質量。彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)試(shi)驗分面彎(wan)(wan)(wan)(wan)、背彎(wan)(wan)(wan)(wan)和側(ce)彎(wan)(wan)(wan)(wan)三種。彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)試(shi)驗時(shi)(shi)彎(wan)(wan)(wan)(wan)軸直徑(jing)d應根據技術條(tiao)件規(gui)定(ding)(ding)，試(shi)樣(yang)彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)部(bu)位出現裂紋時(shi)(shi)立即卸載取下試(shi)樣(yang)測(ce)定(ding)(ding)彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)角。也(ye)可將(jiang)試(shi)樣(yang)彎(wan)(wan)(wan)(wan)至規(gui)定(ding)(ding)彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)角度后檢查(cha)有無裂紋，以評定(ding)(ding)接(jie)(jie)頭(tou)區域(yu)的塑(su)性(xing)。
③. 沖擊試驗
用(yong)于測定焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)沖擊韌(ren)度(du)和(he)缺(que)口(kou)敏感性(xing)，是評定材料斷裂韌(ren)度(du)和(he)冷(leng)作時(shi)效(xiao)敏感性(xing)的(de)(de)(de)指標之一。沖擊試(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)分為U形(xing)缺(que)口(kou)和(he)V形(xing)缺(que)口(kou)兩(liang)種(zhong)，在同種(zhong)材料和(he)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)條件下，V形(xing)缺(que)口(kou)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)沖擊吸(xi)收(shou)功(gong)（Akv）比U形(xing)缺(que)口(kou)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)沖擊吸(xi)收(shou)功(gong)（Aku）低。不同缺(que)口(kou)型式試(shi)(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)沖擊韌(ren)度(du)值或沖擊吸(xi)收(shou)功(gong)不能相互換算(suan)。焊接(jie)中(zhong)常用(yong)V形(xing)缺(que)口(kou)沖擊試(shi)(shi)(shi)驗(yan)。
二(er)、拉(la)伸試驗
拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)試驗(yan)是(shi)指在承受軸向拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)載荷下測定(ding)材料(liao)(liao)特性的(de)(de)(de)試驗(yan)方法(fa)。利(li)用拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)試驗(yan)得到(dao)的(de)(de)(de)數據(ju)可(ke)以確(que)定(ding)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)彈性極(ji)(ji)限、伸(shen)(shen)(shen)長率、彈性模量(liang)、比例極(ji)(ji)限、面積縮(suo)減(jian)量(liang)、拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)強(qiang)度、屈服點(dian)、屈服強(qiang)度和(he)(he)其他拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)性能指標(biao)(biao)。從高溫下進(jin)行(xing)的(de)(de)(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)試驗(yan)可(ke)以得到(dao)蠕變(bian)數據(ju)。金屬拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)試驗(yan)的(de)(de)(de)步驟可(ke)參(can)見ASTME-8標(biao)(biao)準(zhun)。塑料(liao)(liao)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)試驗(yan)的(de)(de)(de)方法(fa)參(can)見ASTM D-638標(biao)(biao)準(zhun)、D-2289標(biao)(biao)準(zhun)（高應變(bian)率）和(he)(he)D-882標(biao)(biao)準(zhun)（薄片材）。ASTM D-2343標(biao)(biao)準(zhun)規(gui)定(ding)了適(shi)用于(yu)玻(bo)璃纖維的(de)(de)(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)試驗(yan)方法(fa)；ASTMD-897標(biao)(biao)準(zhun)中規(gui)定(ding)了適(shi)用于(yu)黏(nian)結(jie)劑的(de)(de)(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)試驗(yan)方法(fa)；ASTMD-412標(biao)(biao)準(zhun)中規(gui)定(ding)了硬橡膠的(de)(de)(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)試驗(yan)方法(fa)。
三、金屬彎(wan)曲試驗(yan)
測定(ding)材(cai)料(liao)(liao)(liao)承受彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)載(zai)荷時的(de)(de)力(li)學特性(xing)(xing)的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)，是材(cai)料(liao)(liao)(liao)機械性(xing)(xing)能試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)的(de)(de)基本方(fang)法之一(yi)(yi)。彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)主要用于測定(ding)脆性(xing)(xing)和低塑(su)性(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)(liao)（如鑄鐵、高碳鋼、工具(ju)鋼等）的(de)(de)抗(kang)彎(wan)(wan)(wan)(wan)強度(du)并能反(fan)映塑(su)性(xing)(xing)指標的(de)(de)撓(nao)度(du)。彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)還可用來檢查材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)表面質(zhi)量(liang)。彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)在(zai)萬能材(cai)料(liao)(liao)(liao)機上進行，有(you)三點彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)和四點彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)兩種加載(zai)荷方(fang)式(shi)。試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)截面有(you)圓形和矩形，試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)時的(de)(de)跨距一(yi)(yi)般為直徑的(de)(de)10倍。對(dui)于脆性(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)(liao)彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)一(yi)(yi)般只產生少量(liang)的(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)變形即可破壞，而對(dui)于塑(su)性(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)(liao)則不(bu)能測出彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)斷裂強度(du)，但可檢驗(yan)(yan)(yan)(yan)其延展性(xing)(xing)和均(jun)勻(yun)(yun)性(xing)(xing)展性(xing)(xing)和均(jun)勻(yun)(yun)性(xing)(xing)。塑(su)性(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)稱為冷彎(wan)(wan)(wan)(wan)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)。試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)時將試(shi)(shi)樣(yang)加載(zai)，使其彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)到一(yi)(yi)定(ding)程(cheng)度(du)，觀(guan)察試(shi)(shi)樣(yang)表面有(you)無(wu)裂縫。
用(yong)規定尺寸彎(wan)心將試樣彎(wan)曲至規定程度，檢驗金屬承受彎(wan)曲塑性變形的能力并(bing)顯示其(qi)缺陷的試驗。
1. 冷彎(wan)試驗
用來檢驗金屬材料(liao)冷(leng)彎(wan)(wan)(wan)性(xing)能的(de)一(yi)種方法，即將(jiang)材料(liao)試樣(yang)圍繞(rao)具有一(yi)定(ding)直徑(jing)(jing)的(de)彎(wan)(wan)(wan)心(xin)(xin)(xin)彎(wan)(wan)(wan)到(dao)一(yi)定(ding)的(de)角度(du)或不(bu)帶彎(wan)(wan)(wan)心(xin)(xin)(xin)彎(wan)(wan)(wan)到(dao)兩面接觸.（即彎(wan)(wan)(wan)曲180°，彎(wan)(wan)(wan)心(xin)(xin)(xin)直徑(jing)(jing)d為0）后檢查彎(wan)(wan)(wan)曲處附(fu)近(jin)的(de)塑性(xing)變形情況(kuang)，看是否有裂紋等缺陷存(cun)在，以判定(ding)材料(liao)是否合格，彎(wan)(wan)(wan)心(xin)(xin)(xin)直徑(jing)(jing)d可(ke)等于(yu)試樣(yang)厚度(du)d的(de)一(yi)半(ban)、相等，2倍、3倍等。彎(wan)(wan)(wan)曲角度(du)可(ke)為90°、120°、180°。
2. 金屬反復彎曲試(shi)驗
將(jiang)試(shi)樣一端夾緊，在規定半徑(jing)的(de)圓柱形表面(mian)上進行90°的(de)重復反(fan)向彎曲，檢驗金屬（及覆(fu)蓋層(ceng)）的(de)耐(nai)反(fan)復彎曲能力并顯示其缺(que)陷的(de)試(shi)驗。
四、杯突試驗
杯突試(shi)(shi)驗(yan)是(shi)金屬材料(liao)(liao)深(shen)沖性能的(de)一種(zhong)試(shi)(shi)驗(yan)方法，用來(lai)衡量檢驗(yan)金屬材料(liao)(liao)的(de)沖壓性能。又稱埃里克森(sen)試(shi)(shi)驗(yan)（Erichsen Test）或(huo)埃氏杯突試(shi)(shi)驗(yan)，是(shi)薄板成形性試(shi)(shi)驗(yan)中最(zui)古老、最(zui)普(pu)及(ji)的(de)一種(zhong)。
按照國(guo)家標準，試(shi)驗采用端部為球形(xing)的(de)沖(chong)頭，將夾緊的(de)試(shi)樣(yang)壓(ya)(ya)入(ru)壓(ya)(ya)模內，直至(zhi)出現(xian)穿(chuan)透裂縫(feng)為止，所測量的(de)杯(bei)(bei)(bei)突(tu)深度即為試(shi)驗結果(guo)。這種試(shi)驗通常是(shi)在杯(bei)(bei)(bei)突(tu)試(shi)驗機(ji)上進行。試(shi)樣(yang)在做過(guo)杯(bei)(bei)(bei)突(tu)試(shi)驗后(hou)就像只沖(chong)壓(ya)(ya)成(cheng)的(de)杯(bei)(bei)(bei)子(zi)（不(bu)過(guo)是(shi)只破(po)裂的(de)杯(bei)(bei)(bei)子(zi)）。鋼板深沖(chong)性(xing)能(neng)不(bu)好的(de)話，沖(chong)壓(ya)(ya)件在制作過(guo)程中(zhong)就很容易開裂。
試驗(yan)時(shi)，用(yong)球頭凸模(mo)(mo)把(ba)周邊被凹(ao)模(mo)(mo)與壓(ya)(ya)(ya)邊圈壓(ya)(ya)(ya)住的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)薄板(ban)頂入(ru)凹(ao)模(mo)(mo)，形成半(ban)球鼓(gu)包(bao)直至(zhi)鼓(gu)包(bao)頂部出現(xian)裂(lie)紋(wen)為止。如圖5-14所示，試驗(yan)用(yong)的(de)(de)(de)硬鋼球或半(ban)球凸模(mo)(mo)1，將金(jin)(jin)屬(shu)板(ban)料(liao)(liao)4壓(ya)(ya)(ya)入(ru)內徑(jing)27mm、圓角半(ban)徑(jing)0.75mm的(de)(de)(de)凹(ao)模(mo)(mo)2中，板(ban)料(liao)(liao)邊緣在凹(ao)模(mo)(mo)2和(he)壓(ya)(ya)(ya)邊圈3之間壓(ya)(ya)(ya)緊。為防止邊緣金(jin)(jin)屬(shu)向(xiang)凹(ao)模(mo)(mo)內流(liu)動，板(ban)料(liao)(liao)尺寸應(ying)足夠大(da)。試驗(yan)時(shi)，金(jin)(jin)屬(shu)板(ban)料(liao)(liao)被凸模(mo)(mo)頂成半(ban)球鼓(gu)包(bao)。取鼓(gu)包(bao)頂部產生頸縮或有裂(lie)紋(wen)出現(xian)時(shi)的(de)(de)(de)凸模(mo)(mo)壓(ya)(ya)(ya)入(ru)深度作為試驗(yan)指標(biao)，稱(cheng)為杯突值或I值，單位為mm。決定(ding)試驗(yan)指標(biao)的(de)(de)(de)依(yi)據是最(zui)大(da)載荷(he)(he)。當不能(neng)確定(ding)最(zui)大(da)載荷(he)(he)時(shi)，可(ke)以采用(yong)可(ke)見（透光）裂(lie)紋(wen)發生時(shi)凸模(mo)(mo)壓(ya)(ya)(ya)入(ru)深度作為指標(biao)。但(dan)用(yong)可(ke)見裂(lie)紋(wen)法測定(ding)的(de)(de)(de)數(shu)值比最(zui)大(da)載荷(he)(he)法測定(ding)的(de)(de)(de)數(shu)值要大(da)0.3~0.5mm。
其(qi)過程是，用規定(ding)的(de)(de)鋼球或球形沖(chong)頭頂壓(ya)(ya)在壓(ya)(ya)模內的(de)(de)試樣(yang)，直至試樣(yang)產(chan)生第一個裂紋為止，此時的(de)(de)頂壓(ya)(ya)深(shen)度，即(ji)為杯突(tu)深(shen)度。其(qi)深(shen)度小于規定(ding)值(zhi)者(zhe)為合格。
用球形沖頭將(jiang)夾緊的金屬板(ban)或帶(dai)狀試(shi)樣壓(ya)入(ru)規定(ding)尺寸的沖模中直至出現穿透(tou)裂(lie)縫，測量杯(bei)突深度值的試(shi)驗。圖(tu)5-14為(wei)杯(bei)突試(shi)驗示意圖(tu)。
壓邊力：杯(bei)突(tu)試(shi)驗中(zhong)壓緊裝置(zhi)作用于試(shi)樣(yang)上(shang)的垂直壓力。
杯突值：杯突試驗(yan)中裂縫開(kai)始穿透(tou)試驗(yan)厚度（透(tou)光）時(shi)沖頭的壓入深度。
