一般(ban)來說，制定金屬材(cai)料工藝的(de)目(mu)的(de)，在于以最經濟(ji)的(de)生(sheng)產工藝，加工出滿足要求(qiu)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(bu)銹鋼的各種工藝性能會因鋼種的不同而不同，如奧氏(shi)體不(bu)銹鋼與鐵素體不銹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(gong)藝性能試驗(yan)方法
對不(bu)銹鋼的加(jia)工(gong)工(gong)藝進(jin)行評價(jia)的主(zhu)要(yao)有以下(xia)試驗(yan)方法(fa)：
①. 拉(la)伸試驗，用于評價(jia)材(cai)料塑性、韌性，可以確定其塑性成形性能(neng)；
②. 彎曲試(shi)驗(yan)，是(shi)檢(jian)驗(yan)金屬(shu)（及覆蓋層）的(de)耐(nai)反復彎曲能(neng)力并顯示其缺陷的(de)試(shi)驗(yan)；
③. 杯突(tu)試驗(yan)，是檢驗(yan)金屬(shu)材料沖壓性(xing)能的一種方法；
④. 沖擊試驗(yan)，是(shi)檢(jian)驗(yan)金屬(shu)材料沖擊韌性的一種方法。
以(yi)焊接(jie)為例說明金屬材料對(dui)焊接(jie)加(jia)工的適(shi)應(ying)性，它包括下面兩(liang)個方面。
1. 對工藝焊接性方面的分(fen)析
焊(han)接工(gong)藝評定，主(zhu)要(yao)考察金(jin)屬材料在(zai)一定工(gong)藝條件(jian)下(xia)（主(zhu)要(yao)指用某種焊(han)接方法）焊(han)接時產(chan)生焊(han)接缺陷(xian)（問(wen)題(ti)）的(de)傾向性和嚴(yan)重性。在(zai)各種焊(han)接工(gong)藝缺陷(xian)中裂(lie)紋的(de)危害性最大，產(chan)生的(de)原因多而復雜，故(gu)分析的(de)重點放在(zai)金(jin)屬材料的(de)抗裂(lie)性能(neng)上。
2. 對使用焊(han)接性方面(mian)的分(fen)析
焊接(jie)(jie)工藝評定，主(zhu)要考察(cha)金(jin)屬(shu)材(cai)料在(zai)給(gei)定的焊接(jie)(jie)工藝條件下，焊成的接(jie)(jie)頭或整個焊接(jie)(jie)結構是否滿足使用性(xing)能(neng)(neng)的要求，如強度、塑性(xing)、韌度、疲勞、蠕變(bian)、耐(nai)蝕或耐(nai)磨等性(xing)能(neng)(neng)。若(ruo)按等性(xing)能(neng)(neng)原則(ze)設計焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭，則(ze)以母材(cai)的性(xing)能(neng)(neng)為依據，分別考察(cha)焊縫金(jin)屬(shu)和焊接(jie)(jie)熱影(ying)響區在(zai)焊接(jie)(jie)熱作用下可能(neng)(neng)引起哪些(xie)不利于使用性(xing)能(neng)(neng)的變(bian)化。
已經建(jian)立焊(han)接連續冷卻組(zu)(zu)織轉變圖(tu)（即CCT圖(tu)）的(de)金(jin)屬材料，可以利用該圖(tu)來預測或判斷焊(han)縫和熱影響區(qu)的(de)組(zu)(zu)織和性能的(de)變化。
焊接接頭力學(xue)性能工藝試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)一般選用拉伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)、彎曲試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)、沖擊韌(ren)性試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)和硬度試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)等。
①. 拉(la)伸試驗
主要目的是測定焊(han)縫(feng)或焊(han)接(jie)接(jie)頭的強(qiang)(qiang)度（抗拉強(qiang)(qiang)度、屈服點）和塑性（伸長率、斷(duan)面(mian)收縮率），并且可以發(fa)現斷(duan)口上的某些缺(que)陷，如(ru)夾雜物(wu)、未焊(han)透或白點等。
②. 焊接接頭(tou)彎曲(qu)試驗(yan)
彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試驗(yan)的試樣分(fen)為(wei)平板和(he)管(guan)子兩種，試驗(yan)方(fang)法分(fen)為(wei)焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)及壓扁(bian)試驗(yan)。焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試驗(yan)目的是(shi)評定焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的塑(su)性(xing)和(he)致密性(xing)，同時可(ke)反(fan)映出焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)各區域的塑(su)性(xing)差別、暴露焊(han)接(jie)缺陷(xian)和(he)考(kao)核熔合區的質量。彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試驗(yan)分(fen)面彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)、背(bei)彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)和(he)側彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)三種。彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試驗(yan)時彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)軸直徑(jing)d應根(gen)據技術(shu)條件(jian)規定，試樣彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)部位出現裂(lie)紋時立即卸載取下試樣測定彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)角。也(ye)可(ke)將試樣彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)至(zhi)規定彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)角度后檢查有無裂(lie)紋，以評定接(jie)頭(tou)區域的塑(su)性(xing)。
③. 沖擊試(shi)驗
用于測定焊接接頭的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)韌度和缺(que)口(kou)(kou)敏感(gan)性，是評定材(cai)料斷裂韌度和冷作時(shi)效敏感(gan)性的(de)指標之一。沖(chong)(chong)擊(ji)試(shi)驗的(de)試(shi)樣(yang)(yang)分(fen)為U形(xing)缺(que)口(kou)(kou)和V形(xing)缺(que)口(kou)(kou)兩(liang)種，在同種材(cai)料和試(shi)驗條(tiao)件下，V形(xing)缺(que)口(kou)(kou)試(shi)樣(yang)(yang)的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)收功(gong)（Akv）比U形(xing)缺(que)口(kou)(kou)試(shi)樣(yang)(yang)的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)收功(gong)（Aku）低。不同缺(que)口(kou)(kou)型式(shi)試(shi)樣(yang)(yang)的(de)沖(chong)(chong)擊(ji)韌度值或沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)收功(gong)不能相互換算。焊接中(zhong)常用V形(xing)缺(que)口(kou)(kou)沖(chong)(chong)擊(ji)試(shi)驗。
二(er)、拉(la)伸試驗
拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)是(shi)指(zhi)(zhi)在承受軸向(xiang)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)載荷下測定(ding)(ding)材料(liao)特性的(de)(de)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)。利用拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)得(de)(de)到的(de)(de)數據可以(yi)確定(ding)(ding)材料(liao)的(de)(de)彈性極限(xian)、伸(shen)(shen)長率(lv)、彈性模量(liang)、比例極限(xian)、面積縮(suo)減量(liang)、拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)強度、屈(qu)服點(dian)、屈(qu)服強度和其(qi)他拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)性能指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)(biao)。從高(gao)溫下進行的(de)(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)可以(yi)得(de)(de)到蠕變數據。金(jin)屬拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)的(de)(de)步(bu)驟可參見(jian)ASTME-8標(biao)(biao)(biao)準(zhun)。塑(su)料(liao)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)的(de)(de)方(fang)法(fa)參見(jian)ASTM D-638標(biao)(biao)(biao)準(zhun)、D-2289標(biao)(biao)(biao)準(zhun)（高(gao)應(ying)變率(lv)）和D-882標(biao)(biao)(biao)準(zhun)（薄片材）。ASTM D-2343標(biao)(biao)(biao)準(zhun)規(gui)定(ding)(ding)了適(shi)用于(yu)玻璃纖維的(de)(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)；ASTMD-897標(biao)(biao)(biao)準(zhun)中規(gui)定(ding)(ding)了適(shi)用于(yu)黏結劑(ji)的(de)(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)；ASTMD-412標(biao)(biao)(biao)準(zhun)中規(gui)定(ding)(ding)了硬橡膠的(de)(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)。
三、金屬彎曲試驗(yan)
測(ce)定(ding)材料(liao)(liao)(liao)承受彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)載(zai)荷時(shi)(shi)的(de)(de)(de)力學特性(xing)(xing)的(de)(de)(de)試(shi)驗，是材料(liao)(liao)(liao)機(ji)械性(xing)(xing)能(neng)試(shi)驗的(de)(de)(de)基(ji)本(ben)方法之一(yi)。彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)試(shi)驗主要用(yong)于測(ce)定(ding)脆(cui)性(xing)(xing)和低塑(su)性(xing)(xing)材料(liao)(liao)(liao)（如鑄鐵、高碳(tan)鋼、工(gong)具鋼等(deng)）的(de)(de)(de)抗(kang)彎(wan)強度(du)(du)并(bing)能(neng)反映塑(su)性(xing)(xing)指標的(de)(de)(de)撓(nao)度(du)(du)。彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)試(shi)驗還可(ke)用(yong)來檢查材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)表面(mian)(mian)質量。彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)試(shi)驗在(zai)萬能(neng)材料(liao)(liao)(liao)機(ji)上進行，有(you)(you)三點彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)和四點彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)兩(liang)種加載(zai)荷方式(shi)。試(shi)樣的(de)(de)(de)截面(mian)(mian)有(you)(you)圓形(xing)和矩形(xing)，試(shi)驗時(shi)(shi)的(de)(de)(de)跨距一(yi)般(ban)為直徑的(de)(de)(de)10倍(bei)。對(dui)于脆(cui)性(xing)(xing)材料(liao)(liao)(liao)彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)試(shi)驗一(yi)般(ban)只(zhi)產生(sheng)少量的(de)(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)變形(xing)即可(ke)破壞，而對(dui)于塑(su)性(xing)(xing)材料(liao)(liao)(liao)則不能(neng)測(ce)出彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)斷裂強度(du)(du)，但可(ke)檢驗其延展(zhan)性(xing)(xing)和均勻性(xing)(xing)展(zhan)性(xing)(xing)和均勻性(xing)(xing)。塑(su)性(xing)(xing)材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)試(shi)驗稱(cheng)為冷彎(wan)試(shi)驗。試(shi)驗時(shi)(shi)將(jiang)試(shi)樣加載(zai)，使其彎(wan)曲(qu)(qu)(qu)到一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)(du)，觀察試(shi)樣表面(mian)(mian)有(you)(you)無裂縫。
用規(gui)定尺寸彎(wan)心將(jiang)試(shi)樣彎(wan)曲至規(gui)定程度，檢驗金(jin)屬承(cheng)受彎(wan)曲塑性變(bian)形的能力并(bing)顯示其缺陷的試(shi)驗。
1. 冷(leng)彎試驗
用來檢(jian)驗金屬材料(liao)冷彎(wan)(wan)性能(neng)的(de)一(yi)種方(fang)法，即(ji)將材料(liao)試樣(yang)圍(wei)繞具有(you)一(yi)定直(zhi)徑(jing)的(de)彎(wan)(wan)心(xin)彎(wan)(wan)到(dao)一(yi)定的(de)角度或不(bu)帶彎(wan)(wan)心(xin)彎(wan)(wan)到(dao)兩(liang)面(mian)接觸.（即(ji)彎(wan)(wan)曲(qu)180°，彎(wan)(wan)心(xin)直(zhi)徑(jing)d為0）后檢(jian)查彎(wan)(wan)曲(qu)處附近的(de)塑(su)性變形(xing)情(qing)況(kuang)，看是(shi)否有(you)裂紋等缺陷存在，以判定材料(liao)是(shi)否合格，彎(wan)(wan)心(xin)直(zhi)徑(jing)d可(ke)等于試樣(yang)厚度d的(de)一(yi)半、相等，2倍(bei)、3倍(bei)等。彎(wan)(wan)曲(qu)角度可(ke)為90°、120°、180°。
2. 金屬(shu)反復(fu)彎曲試驗
將試樣(yang)一端夾緊，在(zai)規(gui)定半(ban)徑的圓柱形表面上進行90°的重復反向彎(wan)曲，檢驗金屬（及覆蓋層）的耐反復彎(wan)曲能力并顯示其缺陷的試驗。
四、杯突試驗
杯(bei)突試(shi)驗(yan)(yan)是(shi)金(jin)屬(shu)(shu)材料(liao)深(shen)沖(chong)性能的(de)一(yi)種試(shi)驗(yan)(yan)方法，用(yong)來(lai)衡量檢驗(yan)(yan)金(jin)屬(shu)(shu)材料(liao)的(de)沖(chong)壓性能。又稱埃里(li)克森試(shi)驗(yan)(yan)（Erichsen Test）或埃氏杯(bei)突試(shi)驗(yan)(yan)，是(shi)薄板成(cheng)形性試(shi)驗(yan)(yan)中(zhong)最古老、最普及(ji)的(de)一(yi)種。
按(an)照國家(jia)標準，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)采用端(duan)部為(wei)(wei)(wei)球形的(de)(de)沖頭，將(jiang)夾緊的(de)(de)試(shi)(shi)(shi)樣壓(ya)入壓(ya)模內(nei)，直至出現穿透裂縫為(wei)(wei)(wei)止，所測量的(de)(de)杯突(tu)深度(du)即為(wei)(wei)(wei)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)結果。這種試(shi)(shi)(shi)驗(yan)通常是(shi)在杯突(tu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)機(ji)上(shang)進行。試(shi)(shi)(shi)樣在做(zuo)過(guo)杯突(tu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)后就像只沖壓(ya)成的(de)(de)杯子（不過(guo)是(shi)只破裂的(de)(de)杯子）。鋼板深沖性能不好的(de)(de)話(hua)，沖壓(ya)件在制作(zuo)過(guo)程(cheng)中就很(hen)容(rong)易開裂。
試驗(yan)時，用球(qiu)頭凸(tu)(tu)(tu)模(mo)(mo)把(ba)周(zhou)邊(bian)(bian)被(bei)凹(ao)模(mo)(mo)與壓(ya)(ya)邊(bian)(bian)圈壓(ya)(ya)住(zhu)的金(jin)屬薄板(ban)頂入凹(ao)模(mo)(mo)，形(xing)成(cheng)半球(qiu)鼓包(bao)(bao)直至鼓包(bao)(bao)頂部出現裂(lie)紋為止(zhi)。如圖5-14所示，試驗(yan)用的硬(ying)鋼球(qiu)或半球(qiu)凸(tu)(tu)(tu)模(mo)(mo)1，將(jiang)金(jin)屬板(ban)料(liao)(liao)4壓(ya)(ya)入內徑(jing)27mm、圓(yuan)角半徑(jing)0.75mm的凹(ao)模(mo)(mo)2中，板(ban)料(liao)(liao)邊(bian)(bian)緣在凹(ao)模(mo)(mo)2和壓(ya)(ya)邊(bian)(bian)圈3之間壓(ya)(ya)緊。為防(fang)止(zhi)邊(bian)(bian)緣金(jin)屬向凹(ao)模(mo)(mo)內流動(dong)，板(ban)料(liao)(liao)尺寸應足夠大。試驗(yan)時，金(jin)屬板(ban)料(liao)(liao)被(bei)凸(tu)(tu)(tu)模(mo)(mo)頂成(cheng)半球(qiu)鼓包(bao)(bao)。取(qu)鼓包(bao)(bao)頂部產生頸(jing)縮或有裂(lie)紋出現時的凸(tu)(tu)(tu)模(mo)(mo)壓(ya)(ya)入深(shen)度作(zuo)為試驗(yan)指標(biao)，稱(cheng)為杯突值(zhi)或I值(zhi)，單位為mm。決定(ding)試驗(yan)指標(biao)的依據是最(zui)大載(zai)荷。當不能確定(ding)最(zui)大載(zai)荷時，可以采用可見(jian)（透光(guang)）裂(lie)紋發(fa)生時凸(tu)(tu)(tu)模(mo)(mo)壓(ya)(ya)入深(shen)度作(zuo)為指標(biao)。但用可見(jian)裂(lie)紋法測定(ding)的數值(zhi)比最(zui)大載(zai)荷法測定(ding)的數值(zhi)要大0.3~0.5mm。
其過程是，用規定的(de)鋼球或球形沖頭頂壓在壓模內的(de)試(shi)樣(yang)(yang)，直至(zhi)試(shi)樣(yang)(yang)產生第(di)一(yi)個(ge)裂紋為(wei)止(zhi)，此時的(de)頂壓深(shen)度(du)，即(ji)為(wei)杯突深(shen)度(du)。其深(shen)度(du)小于規定值者為(wei)合格(ge)。
用(yong)球形沖頭將(jiang)夾(jia)緊的(de)金屬板或帶(dai)狀試(shi)樣壓入規定(ding)尺寸的(de)沖模中直至出現穿透裂縫，測量杯突(tu)深(shen)度值(zhi)的(de)試(shi)驗。圖5-14為杯突(tu)試(shi)驗示意圖。
壓(ya)(ya)邊(bian)力：杯突試驗中壓(ya)(ya)緊(jin)裝(zhuang)置作用于試樣上的垂直(zhi)壓(ya)(ya)力。
杯(bei)突(tu)值：杯(bei)突(tu)試(shi)驗中裂(lie)縫開始穿透試(shi)驗厚度（透光）時(shi)沖頭的壓(ya)入深(shen)度。
