一(yi)般來(lai)說，制定金屬材料(liao)工藝的目的，在于(yu)以(yi)最經濟(ji)的生產工藝，加工出滿足要求的產品(pin)。
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(bu)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(yi)、工(gong)藝性能(neng)試(shi)驗方法
對不銹鋼的(de)加工工藝進行評價的(de)主(zhu)要有以下(xia)試驗(yan)方法：
①. 拉伸試驗，用于評價材料塑(su)性(xing)、韌性(xing)，可以確定其塑(su)性(xing)成形性(xing)能(neng)；
②. 彎曲試驗，是檢驗金屬（及覆蓋層）的耐反復彎曲能力(li)并顯示其缺陷的試驗；
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(fa)；
④. 沖擊試驗，是(shi)檢驗金屬材料(liao)沖擊韌性的一種(zhong)方法。
以焊接為例說明金屬材料對焊接加工的適(shi)應性，它包(bao)括下(xia)面兩個方面。
1. 對(dui)工藝焊接性(xing)方面(mian)的分析
焊(han)接(jie)工藝(yi)評定(ding)，主要考察金(jin)屬材料(liao)(liao)在一定(ding)工藝(yi)條件下(xia)（主要指用(yong)某種焊(han)接(jie)方(fang)法(fa)）焊(han)接(jie)時產生焊(han)接(jie)缺陷（問題）的(de)傾(qing)向(xiang)性(xing)(xing)和嚴(yan)重性(xing)(xing)。在各種焊(han)接(jie)工藝(yi)缺陷中裂紋的(de)危害(hai)性(xing)(xing)最大，產生的(de)原(yuan)因(yin)多而(er)復雜，故分析(xi)的(de)重點放(fang)在金(jin)屬材料(liao)(liao)的(de)抗(kang)裂性(xing)(xing)能(neng)上。
2. 對(dui)使用焊接性方面的分析
焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)工藝評定，主要考(kao)察金(jin)屬(shu)材料在給定的焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)工藝條件(jian)下(xia)，焊(han)(han)成的接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)或整(zheng)個焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)結構是(shi)否(fou)滿足使用(yong)(yong)性能(neng)(neng)的要求，如強度、塑性、韌度、疲勞、蠕(ru)變(bian)、耐(nai)蝕或耐(nai)磨等性能(neng)(neng)。若(ruo)按等性能(neng)(neng)原則(ze)設計焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)，則(ze)以(yi)母材的性能(neng)(neng)為依據，分別考(kao)察焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)和(he)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)熱(re)影響區在焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)熱(re)作用(yong)(yong)下(xia)可能(neng)(neng)引起哪些不利于使用(yong)(yong)性能(neng)(neng)的變(bian)化。
已(yi)經建立焊接(jie)連續冷卻組織(zhi)轉變圖（即CCT圖）的金屬材料(liao)，可以利用該圖來(lai)預測或判斷焊縫(feng)和(he)熱(re)影響區的組織(zhi)和(he)性能的變化。
焊接接頭力學(xue)性能工藝試(shi)驗一般選(xuan)用拉(la)伸試(shi)驗、彎曲試(shi)驗、沖擊韌性試(shi)驗和(he)硬度(du)試(shi)驗等。
①. 拉伸試(shi)驗
主要目的是測定焊(han)縫或焊(han)接接頭的強度（抗拉(la)強度、屈服點(dian)）和塑性（伸長率、斷面收縮率），并且可以發現斷口上的某(mou)些缺陷，如夾(jia)雜(za)物(wu)、未焊(han)透(tou)或白點(dian)等。
②. 焊接接頭彎曲試(shi)驗(yan)
彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣分(fen)為平板和(he)(he)管子(zi)兩(liang)種(zhong)，試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法分(fen)為焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)及(ji)壓扁試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)。焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)目的(de)是評定(ding)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)塑(su)性(xing)和(he)(he)致(zhi)密性(xing)，同時可反(fan)映出(chu)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭各區(qu)域(yu)的(de)塑(su)性(xing)差別、暴(bao)露焊接(jie)(jie)缺陷和(he)(he)考核熔合區(qu)的(de)質量(liang)。彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)分(fen)面彎(wan)(wan)(wan)、背(bei)彎(wan)(wan)(wan)和(he)(he)側彎(wan)(wan)(wan)三種(zhong)。彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)時彎(wan)(wan)(wan)軸直徑d應根(gen)據技術條(tiao)件規定(ding)，試(shi)(shi)(shi)(shi)樣彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)部位出(chu)現裂紋時立即卸載取下(xia)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣測定(ding)彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)角。也可將試(shi)(shi)(shi)(shi)樣彎(wan)(wan)(wan)至(zhi)規定(ding)彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)(qu)角度后檢查(cha)有無裂紋，以評定(ding)接(jie)(jie)頭區(qu)域(yu)的(de)塑(su)性(xing)。
③. 沖擊試驗(yan)
用(yong)(yong)于測定(ding)(ding)焊(han)接接頭的沖擊(ji)(ji)(ji)韌度和(he)缺口敏(min)感性(xing)(xing)，是評定(ding)(ding)材料斷裂韌度和(he)冷作時效(xiao)敏(min)感性(xing)(xing)的指標之一。沖擊(ji)(ji)(ji)試(shi)(shi)驗(yan)的試(shi)(shi)樣(yang)分為U形(xing)缺口和(he)V形(xing)缺口兩種，在同種材料和(he)試(shi)(shi)驗(yan)條件下，V形(xing)缺口試(shi)(shi)樣(yang)的沖擊(ji)(ji)(ji)吸收功(gong)(gong)（Akv）比U形(xing)缺口試(shi)(shi)樣(yang)的沖擊(ji)(ji)(ji)吸收功(gong)(gong)（Aku）低。不(bu)同缺口型(xing)式(shi)試(shi)(shi)樣(yang)的沖擊(ji)(ji)(ji)韌度值或(huo)沖擊(ji)(ji)(ji)吸收功(gong)(gong)不(bu)能相互換算。焊(han)接中常用(yong)(yong)V形(xing)缺口沖擊(ji)(ji)(ji)試(shi)(shi)驗(yan)。
二(er)、拉伸試驗
拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)是(shi)指在承受軸向拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)載荷下測定材料特性的(de)試(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)。利用(yong)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)得到的(de)數據可以確定材料的(de)彈性極限、伸(shen)(shen)長率(lv)、彈性模量、比(bi)例極限、面(mian)積縮減量、拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)強(qiang)度(du)、屈服點、屈服強(qiang)度(du)和(he)其他拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)性能指標(biao)(biao)。從高(gao)(gao)溫下進行的(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)可以得到蠕變(bian)數據。金屬拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)的(de)步驟可參(can)見ASTME-8標(biao)(biao)準。塑料拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)的(de)方法(fa)(fa)參(can)見ASTM D-638標(biao)(biao)準、D-2289標(biao)(biao)準（高(gao)(gao)應變(bian)率(lv)）和(he)D-882標(biao)(biao)準（薄片材）。ASTM D-2343標(biao)(biao)準規定了(le)適用(yong)于(yu)玻璃纖(xian)維的(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)；ASTMD-897標(biao)(biao)準中規定了(le)適用(yong)于(yu)黏(nian)結劑的(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)；ASTMD-412標(biao)(biao)準中規定了(le)硬橡膠的(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)。
三、金(jin)屬(shu)彎曲試驗
測定(ding)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)承受彎(wan)(wan)曲(qu)載荷時(shi)的(de)(de)(de)力學特性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)，是材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)機(ji)械性(xing)(xing)(xing)能試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)基本方(fang)法之一。彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)主要用(yong)于(yu)測定(ding)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)和(he)低塑(su)性(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)（如鑄鐵、高(gao)碳鋼、工(gong)具(ju)鋼等）的(de)(de)(de)抗彎(wan)(wan)強(qiang)(qiang)度并(bing)能反映塑(su)性(xing)(xing)(xing)指(zhi)標的(de)(de)(de)撓度。彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)還(huan)可用(yong)來檢(jian)查(cha)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)表面(mian)(mian)質量。彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)在萬能材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)機(ji)上進(jin)行，有三(san)點(dian)彎(wan)(wan)曲(qu)和(he)四點(dian)彎(wan)(wan)曲(qu)兩(liang)種(zhong)加載荷方(fang)式。試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)截面(mian)(mian)有圓形和(he)矩形，試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)時(shi)的(de)(de)(de)跨距一般為直徑(jing)的(de)(de)(de)10倍。對于(yu)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)一般只產生少量的(de)(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)(xing)變形即可破壞，而對于(yu)塑(su)性(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)則(ze)不能測出彎(wan)(wan)曲(qu)斷裂強(qiang)(qiang)度，但可檢(jian)驗(yan)其延展性(xing)(xing)(xing)和(he)均勻性(xing)(xing)(xing)展性(xing)(xing)(xing)和(he)均勻性(xing)(xing)(xing)。塑(su)性(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)稱為冷彎(wan)(wan)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)。試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)時(shi)將試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)加載，使其彎(wan)(wan)曲(qu)到一定(ding)程(cheng)度，觀察試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)表面(mian)(mian)有無裂縫。
用規定尺寸彎心將試(shi)樣彎曲至規定程度，檢(jian)驗金屬承受彎曲塑性變形(xing)的能(neng)力并顯示其缺陷的試(shi)驗。
1. 冷彎試(shi)驗
用來檢(jian)驗金屬(shu)材料冷彎(wan)性(xing)能的一(yi)種方法(fa)，即將材料試(shi)樣(yang)圍繞具有一(yi)定直徑(jing)的彎(wan)心(xin)彎(wan)到(dao)一(yi)定的角(jiao)度或不(bu)帶彎(wan)心(xin)彎(wan)到(dao)兩面接觸.（即彎(wan)曲(qu)180°，彎(wan)心(xin)直徑(jing)d為0）后檢(jian)查(cha)彎(wan)曲(qu)處附近的塑(su)性(xing)變形情況，看(kan)是否有裂紋等缺陷(xian)存在，以判定材料是否合格(ge)，彎(wan)心(xin)直徑(jing)d可等于試(shi)樣(yang)厚(hou)度d的一(yi)半、相等，2倍(bei)、3倍(bei)等。彎(wan)曲(qu)角(jiao)度可為90°、120°、180°。
2. 金(jin)屬反復彎曲試驗
將試樣一(yi)端夾(jia)緊，在規定半(ban)徑的(de)圓柱形(xing)表面上進行90°的(de)重(zhong)復反向(xiang)彎曲，檢驗(yan)金屬（及覆(fu)蓋層）的(de)耐反復彎曲能(neng)力并顯示其缺陷的(de)試驗(yan)。
四、杯突試驗
杯突(tu)試(shi)驗(yan)是金屬(shu)(shu)材料深沖(chong)性能的(de)(de)一(yi)(yi)種試(shi)驗(yan)方法，用來衡(heng)量(liang)檢驗(yan)金屬(shu)(shu)材料的(de)(de)沖(chong)壓(ya)性能。又稱埃里克森試(shi)驗(yan)（Erichsen Test）或埃氏杯突(tu)試(shi)驗(yan)，是薄板成形性試(shi)驗(yan)中最古老(lao)、最普及的(de)(de)一(yi)(yi)種。
按(an)照國家(jia)標(biao)準，試(shi)(shi)驗采用端部為球形的(de)(de)(de)沖(chong)(chong)頭，將夾(jia)緊的(de)(de)(de)試(shi)(shi)樣(yang)壓入壓模內，直至出現(xian)穿透(tou)裂(lie)縫為止，所測量的(de)(de)(de)杯(bei)突深(shen)度即為試(shi)(shi)驗結果。這(zhe)種試(shi)(shi)驗通常是(shi)(shi)在杯(bei)突試(shi)(shi)驗機上進行。試(shi)(shi)樣(yang)在做過(guo)杯(bei)突試(shi)(shi)驗后就(jiu)像(xiang)只(zhi)(zhi)沖(chong)(chong)壓成的(de)(de)(de)杯(bei)子（不過(guo)是(shi)(shi)只(zhi)(zhi)破裂(lie)的(de)(de)(de)杯(bei)子）。鋼板(ban)深(shen)沖(chong)(chong)性(xing)能(neng)不好的(de)(de)(de)話，沖(chong)(chong)壓件在制作(zuo)過(guo)程中就(jiu)很(hen)容易開裂(lie)。
試驗時，用球(qiu)(qiu)頭凸(tu)(tu)(tu)模(mo)(mo)把(ba)周邊被凹(ao)模(mo)(mo)與壓(ya)邊圈壓(ya)住的金(jin)屬(shu)薄板(ban)頂(ding)入(ru)凹(ao)模(mo)(mo)，形成半球(qiu)(qiu)鼓(gu)包直至鼓(gu)包頂(ding)部出(chu)現裂(lie)紋(wen)為(wei)止(zhi)(zhi)。如圖5-14所(suo)示，試驗用的硬鋼(gang)球(qiu)(qiu)或半球(qiu)(qiu)凸(tu)(tu)(tu)模(mo)(mo)1，將金(jin)屬(shu)板(ban)料(liao)(liao)4壓(ya)入(ru)內徑27mm、圓(yuan)角半徑0.75mm的凹(ao)模(mo)(mo)2中，板(ban)料(liao)(liao)邊緣在(zai)凹(ao)模(mo)(mo)2和壓(ya)邊圈3之間(jian)壓(ya)緊(jin)。為(wei)防止(zhi)(zhi)邊緣金(jin)屬(shu)向凹(ao)模(mo)(mo)內流(liu)動(dong)，板(ban)料(liao)(liao)尺寸應(ying)足夠大(da)。試驗時，金(jin)屬(shu)板(ban)料(liao)(liao)被凸(tu)(tu)(tu)模(mo)(mo)頂(ding)成半球(qiu)(qiu)鼓(gu)包。取鼓(gu)包頂(ding)部產生(sheng)(sheng)頸縮或有裂(lie)紋(wen)出(chu)現時的凸(tu)(tu)(tu)模(mo)(mo)壓(ya)入(ru)深度作(zuo)(zuo)為(wei)試驗指(zhi)標，稱為(wei)杯突值(zhi)或I值(zhi)，單(dan)位(wei)為(wei)mm。決定(ding)試驗指(zhi)標的依(yi)據(ju)是最大(da)載荷(he)。當不(bu)能(neng)確定(ding)最大(da)載荷(he)時，可(ke)以采用可(ke)見（透光）裂(lie)紋(wen)發(fa)生(sheng)(sheng)時凸(tu)(tu)(tu)模(mo)(mo)壓(ya)入(ru)深度作(zuo)(zuo)為(wei)指(zhi)標。但(dan)用可(ke)見裂(lie)紋(wen)法測(ce)定(ding)的數(shu)值(zhi)比最大(da)載荷(he)法測(ce)定(ding)的數(shu)值(zhi)要(yao)大(da)0.3~0.5mm。
其(qi)過程是，用規定的鋼球或(huo)球形沖頭頂(ding)壓(ya)在壓(ya)模內的試樣(yang)，直(zhi)至試樣(yang)產(chan)生第(di)一個(ge)裂紋(wen)為止，此時的頂(ding)壓(ya)深(shen)度，即為杯突深(shen)度。其(qi)深(shen)度小于(yu)規定值(zhi)者為合(he)格。
用球形沖頭(tou)將(jiang)夾緊的(de)金屬(shu)板或帶狀試樣壓入規定尺(chi)寸的(de)沖模中直至出現(xian)穿(chuan)透裂縫，測量杯突(tu)深度值的(de)試驗。圖5-14為(wei)杯突(tu)試驗示意圖。
壓(ya)邊力：杯突試驗中壓(ya)緊(jin)裝置(zhi)作(zuo)用于試樣(yang)上的垂(chui)直(zhi)壓(ya)力。
杯突(tu)值：杯突(tu)試(shi)驗中裂縫開始穿(chuan)透試(shi)驗厚度（透光）時沖頭的壓入(ru)深度。
