一般來(lai)說，制定金屬材(cai)料工(gong)藝(yi)的(de)目的(de)，在于以(yi)最經濟的(de)生產(chan)工(gong)藝(yi)，加(jia)工(gong)出滿(man)足要(yao)求的(de)產(chan)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)銹鋼與鐵素體不銹鋼(gang)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、工藝性能試驗方法
對(dui)不銹鋼的(de)加工工藝(yi)進行評價的(de)主要(yao)有以(yi)下試驗方法：
①. 拉伸試驗，用于評價材料塑(su)(su)性(xing)、韌性(xing)，可以確(que)定其塑(su)(su)性(xing)成形性(xing)能；
②. 彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)驗(yan)，是檢驗(yan)金屬（及覆蓋(gai)層）的(de)耐反復(fu)彎(wan)(wan)曲(qu)能力(li)并顯示其缺陷(xian)的(de)試(shi)(shi)驗(yan)；
③. 杯突試驗，是檢驗金屬材料沖(chong)壓性能的一種方法；
④. 沖擊試驗，是檢驗金屬材料沖擊韌(ren)性的(de)一種方法(fa)。
以焊接為例說明金屬材料對焊接加工(gong)的適(shi)應性(xing)，它包括下面(mian)兩(liang)個方面(mian)。
1. 對工(gong)藝(yi)焊接(jie)性方面的分析
焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)(yi)評定，主要(yao)考察金(jin)屬材(cai)料(liao)在一定工藝(yi)(yi)條(tiao)件下（主要(yao)指用某種(zhong)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方法）焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)產(chan)生(sheng)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)缺陷（問題）的(de)傾向性和(he)嚴重性。在各種(zhong)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)(yi)缺陷中裂(lie)紋的(de)危害性最大，產(chan)生(sheng)的(de)原(yuan)因多而復(fu)雜，故分析(xi)的(de)重點放在金(jin)屬材(cai)料(liao)的(de)抗裂(lie)性能上。
2. 對(dui)使(shi)用焊接性方面的分析
焊(han)(han)(han)接工(gong)藝(yi)評定，主(zhu)要(yao)考察金屬(shu)材(cai)料在給定的(de)焊(han)(han)(han)接工(gong)藝(yi)條件下，焊(han)(han)(han)成的(de)接頭或(huo)整個焊(han)(han)(han)接結構(gou)是(shi)否(fou)滿足使用(yong)性(xing)(xing)能(neng)的(de)要(yao)求，如強度、塑性(xing)(xing)、韌度、疲勞(lao)、蠕(ru)變、耐蝕或(huo)耐磨等性(xing)(xing)能(neng)。若按等性(xing)(xing)能(neng)原則設計焊(han)(han)(han)接接頭，則以(yi)母材(cai)的(de)性(xing)(xing)能(neng)為依據，分別(bie)考察焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)和焊(han)(han)(han)接熱影響(xiang)區在焊(han)(han)(han)接熱作(zuo)用(yong)下可能(neng)引起哪些不利(li)于使用(yong)性(xing)(xing)能(neng)的(de)變化(hua)。
已(yi)經建立焊接(jie)連續冷(leng)卻組織(zhi)轉(zhuan)變圖（即CCT圖）的(de)金屬材(cai)料，可(ke)以(yi)利用該圖來預(yu)測或判(pan)斷(duan)焊縫和熱影(ying)響區的(de)組織(zhi)和性能的(de)變化。
焊接接頭力學性(xing)能工藝試驗一般(ban)選用拉伸試驗、彎曲(qu)試驗、沖(chong)擊韌性(xing)試驗和硬度試驗等(deng)。
①. 拉伸試(shi)驗
主(zhu)要目的(de)是測定焊縫或焊接接頭(tou)的(de)強度（抗拉強度、屈服點(dian)）和塑性（伸長率、斷(duan)面收縮率），并且(qie)可以發現斷(duan)口上(shang)的(de)某些缺(que)陷(xian)，如夾雜物、未焊透或白點(dian)等(deng)。
②. 焊接(jie)接(jie)頭彎曲試(shi)驗
彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣分(fen)(fen)為平板(ban)和(he)管(guan)子兩(liang)種，試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法分(fen)(fen)為焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)及壓扁試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)。焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)目的(de)(de)是評(ping)定(ding)(ding)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)塑性和(he)致密性，同時(shi)可(ke)反(fan)映出(chu)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭各區(qu)(qu)域的(de)(de)塑性差(cha)別、暴露焊(han)(han)接(jie)(jie)缺陷和(he)考(kao)核熔合區(qu)(qu)的(de)(de)質(zhi)量(liang)。彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)分(fen)(fen)面(mian)彎(wan)(wan)、背彎(wan)(wan)和(he)側彎(wan)(wan)三(san)種。彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)時(shi)彎(wan)(wan)軸直徑d應根據(ju)技術條件規(gui)定(ding)(ding)，試(shi)(shi)(shi)(shi)樣彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)部位出(chu)現裂紋(wen)時(shi)立即卸(xie)載取下試(shi)(shi)(shi)(shi)樣測定(ding)(ding)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)角(jiao)。也(ye)可(ke)將試(shi)(shi)(shi)(shi)樣彎(wan)(wan)至規(gui)定(ding)(ding)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)角(jiao)度后檢查有(you)無裂紋(wen)，以評(ping)定(ding)(ding)接(jie)(jie)頭區(qu)(qu)域的(de)(de)塑性。
③. 沖(chong)擊試驗
用(yong)于測(ce)定(ding)(ding)焊接(jie)接(jie)頭的(de)(de)沖(chong)擊(ji)韌(ren)(ren)度(du)和(he)缺(que)(que)口(kou)敏感性(xing)(xing)，是評(ping)定(ding)(ding)材料斷裂(lie)韌(ren)(ren)度(du)和(he)冷(leng)作時效敏感性(xing)(xing)的(de)(de)指(zhi)標之一。沖(chong)擊(ji)試(shi)(shi)驗的(de)(de)試(shi)(shi)樣(yang)分為U形(xing)(xing)缺(que)(que)口(kou)和(he)V形(xing)(xing)缺(que)(que)口(kou)兩種，在同(tong)種材料和(he)試(shi)(shi)驗條件(jian)下，V形(xing)(xing)缺(que)(que)口(kou)試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸收功（Akv）比(bi)U形(xing)(xing)缺(que)(que)口(kou)試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)沖(chong)擊(ji)吸收功（Aku）低。不(bu)同(tong)缺(que)(que)口(kou)型(xing)式試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)沖(chong)擊(ji)韌(ren)(ren)度(du)值或沖(chong)擊(ji)吸收功不(bu)能(neng)相互換算。焊接(jie)中常用(yong)V形(xing)(xing)缺(que)(que)口(kou)沖(chong)擊(ji)試(shi)(shi)驗。
二(er)、拉(la)伸試(shi)驗(yan)
拉(la)(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)是(shi)指在承受軸向拉(la)(la)(la)(la)伸(shen)(shen)載荷下測定(ding)材料(liao)特性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)(fang)法。利用拉(la)(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)得(de)到的(de)數(shu)據可以(yi)確(que)定(ding)材料(liao)的(de)彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)極限(xian)、伸(shen)(shen)長率(lv)、彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)模量、比例(li)極限(xian)、面積縮減量、拉(la)(la)(la)(la)伸(shen)(shen)強度、屈(qu)服點、屈(qu)服強度和(he)其他拉(la)(la)(la)(la)伸(shen)(shen)性(xing)(xing)(xing)(xing)能指標。從(cong)高(gao)溫下進行的(de)拉(la)(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)可以(yi)得(de)到蠕變數(shu)據。金(jin)屬拉(la)(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)步驟可參見ASTME-8標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)。塑料(liao)拉(la)(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)方(fang)(fang)(fang)法參見ASTM D-638標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)、D-2289標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)（高(gao)應變率(lv)）和(he)D-882標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)（薄片(pian)材）。ASTM D-2343標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)規(gui)定(ding)了(le)適(shi)用于玻璃纖維(wei)的(de)拉(la)(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)(fang)法；ASTMD-897標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)中規(gui)定(ding)了(le)適(shi)用于黏結劑(ji)的(de)拉(la)(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)(fang)法；ASTMD-412標準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)中規(gui)定(ding)了(le)硬(ying)橡(xiang)膠的(de)拉(la)(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)(fang)法。
三、金屬彎(wan)曲試驗
測定材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)承受(shou)彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)載荷時(shi)的(de)(de)力學特性(xing)(xing)的(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)，是材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)機械性(xing)(xing)能試(shi)驗(yan)(yan)的(de)(de)基本(ben)方(fang)法(fa)之一(yi)(yi)(yi)。彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)驗(yan)(yan)主(zhu)要用(yong)于測定脆性(xing)(xing)和(he)低塑(su)性(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)（如鑄鐵、高碳鋼(gang)、工(gong)具鋼(gang)等）的(de)(de)抗彎(wan)(wan)(wan)強(qiang)度并能反映塑(su)性(xing)(xing)指標的(de)(de)撓度。彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)驗(yan)(yan)還可(ke)用(yong)來(lai)檢(jian)查材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)表面(mian)質量。彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)驗(yan)(yan)在萬(wan)能材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)機上進行，有三點(dian)彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)和(he)四點(dian)彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)兩種加載荷方(fang)式。試(shi)樣(yang)的(de)(de)截面(mian)有圓形(xing)(xing)和(he)矩形(xing)(xing)，試(shi)驗(yan)(yan)時(shi)的(de)(de)跨距一(yi)(yi)(yi)般為(wei)直(zhi)徑的(de)(de)10倍(bei)。對于脆性(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)驗(yan)(yan)一(yi)(yi)(yi)般只產生(sheng)少量的(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)變形(xing)(xing)即可(ke)破壞，而對于塑(su)性(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)則(ze)不能測出彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)斷裂強(qiang)度，但可(ke)檢(jian)驗(yan)(yan)其(qi)延(yan)展性(xing)(xing)和(he)均勻性(xing)(xing)展性(xing)(xing)和(he)均勻性(xing)(xing)。塑(su)性(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)驗(yan)(yan)稱為(wei)冷(leng)彎(wan)(wan)(wan)試(shi)驗(yan)(yan)。試(shi)驗(yan)(yan)時(shi)將(jiang)試(shi)樣(yang)加載，使其(qi)彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)到(dao)一(yi)(yi)(yi)定程度，觀察試(shi)樣(yang)表面(mian)有無裂縫。
用(yong)規(gui)(gui)定(ding)尺(chi)寸彎心將(jiang)試(shi)樣彎曲至規(gui)(gui)定(ding)程(cheng)度，檢(jian)驗金(jin)屬承受彎曲塑性變(bian)形的能力(li)并(bing)顯示其(qi)缺陷的試(shi)驗。
1. 冷彎試驗
用來檢驗金(jin)屬材(cai)(cai)料冷彎(wan)(wan)(wan)性能(neng)的(de)一種方法，即(ji)將材(cai)(cai)料試樣圍繞具有一定直徑的(de)彎(wan)(wan)(wan)心(xin)(xin)彎(wan)(wan)(wan)到(dao)一定的(de)角度(du)或不帶(dai)彎(wan)(wan)(wan)心(xin)(xin)彎(wan)(wan)(wan)到(dao)兩面(mian)接觸.（即(ji)彎(wan)(wan)(wan)曲180°，彎(wan)(wan)(wan)心(xin)(xin)直徑d為0）后檢查(cha)彎(wan)(wan)(wan)曲處附近(jin)的(de)塑性變形情況，看是否(fou)有裂紋等(deng)(deng)缺(que)陷(xian)存在，以(yi)判定材(cai)(cai)料是否(fou)合格，彎(wan)(wan)(wan)心(xin)(xin)直徑d可等(deng)(deng)于試樣厚度(du)d的(de)一半、相等(deng)(deng)，2倍(bei)、3倍(bei)等(deng)(deng)。彎(wan)(wan)(wan)曲角度(du)可為90°、120°、180°。
2. 金屬反復彎(wan)曲試驗
將(jiang)試樣一端夾(jia)緊，在規(gui)定(ding)半徑(jing)的(de)圓柱形表面(mian)上進行90°的(de)重復(fu)反向彎曲，檢驗金屬（及覆蓋(gai)層）的(de)耐反復(fu)彎曲能(neng)力并顯(xian)示其缺(que)陷(xian)的(de)試驗。
四、杯突試(shi)驗(yan)
杯(bei)突試驗是金屬(shu)(shu)材料(liao)深(shen)沖性能的(de)(de)一種試驗方法(fa)，用來衡量檢驗金屬(shu)(shu)材料(liao)的(de)(de)沖壓性能。又(you)稱埃(ai)里克森試驗（Erichsen Test）或(huo)埃(ai)氏杯(bei)突試驗，是薄板成形性試驗中最古老(lao)、最普及的(de)(de)一種。
按照國家(jia)標準，試(shi)(shi)驗(yan)采用端部為球形的(de)(de)沖(chong)頭，將夾緊(jin)的(de)(de)試(shi)(shi)樣壓(ya)入壓(ya)模內，直至(zhi)出現(xian)穿透裂(lie)縫為止，所測量(liang)的(de)(de)杯突深(shen)度即(ji)為試(shi)(shi)驗(yan)結(jie)果。這(zhe)種試(shi)(shi)驗(yan)通常是在(zai)杯突試(shi)(shi)驗(yan)機上進行。試(shi)(shi)樣在(zai)做過(guo)杯突試(shi)(shi)驗(yan)后就像只(zhi)沖(chong)壓(ya)成(cheng)的(de)(de)杯子(zi)（不過(guo)是只(zhi)破裂(lie)的(de)(de)杯子(zi)）。鋼板深(shen)沖(chong)性能不好的(de)(de)話，沖(chong)壓(ya)件在(zai)制作過(guo)程中就很容易開裂(lie)。
試驗時(shi)(shi)，用球(qiu)(qiu)頭凸(tu)模(mo)把周邊(bian)被(bei)凹(ao)模(mo)與(yu)壓邊(bian)圈壓住的金(jin)屬薄板(ban)(ban)(ban)頂(ding)(ding)(ding)入(ru)(ru)凹(ao)模(mo)，形成半(ban)球(qiu)(qiu)鼓(gu)(gu)(gu)包直至鼓(gu)(gu)(gu)包頂(ding)(ding)(ding)部出(chu)現裂(lie)(lie)紋為(wei)止。如圖5-14所(suo)示，試驗用的硬鋼(gang)球(qiu)(qiu)或半(ban)球(qiu)(qiu)凸(tu)模(mo)1，將金(jin)屬板(ban)(ban)(ban)料4壓入(ru)(ru)內(nei)徑(jing)27mm、圓角半(ban)徑(jing)0.75mm的凹(ao)模(mo)2中，板(ban)(ban)(ban)料邊(bian)緣在凹(ao)模(mo)2和壓邊(bian)圈3之間壓緊。為(wei)防止邊(bian)緣金(jin)屬向凹(ao)模(mo)內(nei)流(liu)動，板(ban)(ban)(ban)料尺寸(cun)應足夠大。試驗時(shi)(shi)，金(jin)屬板(ban)(ban)(ban)料被(bei)凸(tu)模(mo)頂(ding)(ding)(ding)成半(ban)球(qiu)(qiu)鼓(gu)(gu)(gu)包。取(qu)鼓(gu)(gu)(gu)包頂(ding)(ding)(ding)部產生(sheng)頸縮或有(you)裂(lie)(lie)紋出(chu)現時(shi)(shi)的凸(tu)模(mo)壓入(ru)(ru)深度作(zuo)為(wei)試驗指(zhi)標，稱(cheng)為(wei)杯(bei)突值(zhi)(zhi)或I值(zhi)(zhi)，單位為(wei)mm。決定試驗指(zhi)標的依據是(shi)最大載(zai)(zai)荷。當(dang)不能確定最大載(zai)(zai)荷時(shi)(shi)，可以采(cai)用可見(jian)（透(tou)光）裂(lie)(lie)紋發生(sheng)時(shi)(shi)凸(tu)模(mo)壓入(ru)(ru)深度作(zuo)為(wei)指(zhi)標。但用可見(jian)裂(lie)(lie)紋法(fa)測定的數值(zhi)(zhi)比最大載(zai)(zai)荷法(fa)測定的數值(zhi)(zhi)要大0.3~0.5mm。
其過程是(shi)，用規定(ding)(ding)的(de)鋼球或球形沖(chong)頭頂壓在壓模(mo)內(nei)的(de)試(shi)樣(yang)，直至試(shi)樣(yang)產生第一個裂紋(wen)為(wei)止，此(ci)時的(de)頂壓深(shen)(shen)(shen)度(du)，即(ji)為(wei)杯突(tu)深(shen)(shen)(shen)度(du)。其深(shen)(shen)(shen)度(du)小于規定(ding)(ding)值者為(wei)合格。
用球形沖(chong)頭將(jiang)夾緊的金屬板或帶狀試樣(yang)壓入規(gui)定尺(chi)寸的沖(chong)模中(zhong)直至出現穿透裂縫(feng)，測量(liang)杯(bei)突深度(du)值的試驗。圖5-14為杯(bei)突試驗示意圖。
壓邊力：杯突試驗中壓緊裝置作用于(yu)試樣上(shang)的垂直壓力。
杯(bei)(bei)突值：杯(bei)(bei)突試(shi)(shi)驗(yan)中裂縫開始穿透試(shi)(shi)驗(yan)厚度(du)（透光(guang)）時沖頭的(de)壓入深(shen)度(du)。
