一般來說，制定金(jin)屬材料(liao)工(gong)(gong)藝(yi)的(de)目的(de)，在于以最經(jing)濟的(de)生產工(gong)(gong)藝(yi)，加工(gong)(gong)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(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(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)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、工藝性能試驗(yan)方法
對不銹鋼(gang)的(de)加工工藝進(jin)行評價的(de)主要有以下(xia)試驗(yan)方法：
①. 拉伸試驗，用于評(ping)價材料塑(su)性、韌性，可以(yi)確定其(qi)塑(su)性成形性能；
②. 彎曲試驗，是(shi)檢驗金屬（及覆(fu)蓋層）的(de)(de)耐反復彎曲能(neng)力并顯示其缺陷的(de)(de)試驗；
③. 杯突試驗(yan)，是檢驗(yan)金屬材料沖壓性能(neng)的一種方法；
④. 沖擊(ji)試驗(yan)，是檢驗(yan)金屬材料(liao)沖擊(ji)韌(ren)性的一(yi)種方法。
以(yi)焊接(jie)(jie)為(wei)例(li)說(shuo)明金屬材料對焊接(jie)(jie)加工(gong)的(de)適(shi)應性，它包括下面兩個方面。
1. 對工藝焊(han)接(jie)性方面的分析
焊接(jie)工(gong)藝評定，主要考(kao)察金屬材料(liao)在(zai)一定工(gong)藝條件下（主要指用某種(zhong)焊接(jie)方法）焊接(jie)時產生焊接(jie)缺(que)陷（問題）的(de)傾向性(xing)和嚴重(zhong)(zhong)性(xing)。在(zai)各種(zhong)焊接(jie)工(gong)藝缺(que)陷中裂紋的(de)危(wei)害性(xing)最大，產生的(de)原(yuan)因(yin)多(duo)而復雜，故分(fen)析的(de)重(zhong)(zhong)點放在(zai)金屬材料(liao)的(de)抗(kang)裂性(xing)能(neng)上(shang)。
2. 對(dui)使用(yong)焊(han)接性方面的分析
焊接(jie)(jie)工藝(yi)評定，主要考察金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)在(zai)給定的(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)工藝(yi)條件下，焊成的(de)(de)(de)接(jie)(jie)頭或整個(ge)焊接(jie)(jie)結(jie)構是否(fou)滿足(zu)使用(yong)性能(neng)的(de)(de)(de)要求，如強度、塑性、韌度、疲勞、蠕變、耐蝕或耐磨等(deng)性能(neng)。若按等(deng)性能(neng)原(yuan)則設計焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭，則以母(mu)材(cai)的(de)(de)(de)性能(neng)為依據，分別考察焊縫(feng)金(jin)屬(shu)和焊接(jie)(jie)熱(re)影響區在(zai)焊接(jie)(jie)熱(re)作用(yong)下可能(neng)引起(qi)哪些不利于使用(yong)性能(neng)的(de)(de)(de)變化。
已經建(jian)立焊接連續冷卻組織(zhi)轉變圖(tu)（即CCT圖(tu)）的金屬材料，可(ke)以(yi)利用該圖(tu)來預測或判斷焊縫和(he)熱影(ying)響區的組織(zhi)和(he)性能的變化。
焊(han)接(jie)接(jie)頭力(li)學(xue)性能工藝試驗(yan)(yan)一般選用拉伸試驗(yan)(yan)、彎曲試驗(yan)(yan)、沖擊(ji)韌性試驗(yan)(yan)和硬度試驗(yan)(yan)等(deng)。
①. 拉伸(shen)試驗(yan)
主要目的是測定焊縫或焊接接頭的強(qiang)度(du)（抗拉強(qiang)度(du)、屈服點(dian)）和塑性（伸長率(lv)、斷(duan)面收縮(suo)率(lv)），并且(qie)可以(yi)發現斷(duan)口(kou)上的某(mou)些缺陷(xian)，如夾雜物、未焊透或白點(dian)等。
②. 焊接(jie)接(jie)頭彎曲試驗
彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)試(shi)(shi)(shi)樣分(fen)(fen)為(wei)平板和(he)管子兩種(zhong)，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法分(fen)(fen)為(wei)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)及壓扁試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)。焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)目的(de)是評定(ding)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)塑(su)性(xing)和(he)致密性(xing)，同時可反(fan)映出(chu)(chu)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)各區(qu)域的(de)塑(su)性(xing)差別、暴露焊(han)接(jie)(jie)缺陷和(he)考核(he)熔(rong)合(he)區(qu)的(de)質量。彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)分(fen)(fen)面彎(wan)(wan)(wan)(wan)、背彎(wan)(wan)(wan)(wan)和(he)側彎(wan)(wan)(wan)(wan)三種(zhong)。彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)時彎(wan)(wan)(wan)(wan)軸(zhou)直徑d應根據技(ji)術(shu)條(tiao)件規定(ding)，試(shi)(shi)(shi)樣彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)部位出(chu)(chu)現裂紋時立即卸載取(qu)下試(shi)(shi)(shi)樣測定(ding)彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)角(jiao)。也可將試(shi)(shi)(shi)樣彎(wan)(wan)(wan)(wan)至規定(ding)彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲(qu)角(jiao)度后檢查有無裂紋，以評定(ding)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)區(qu)域的(de)塑(su)性(xing)。
③. 沖擊試驗
用(yong)于測定(ding)(ding)焊接(jie)接(jie)頭的(de)沖擊(ji)(ji)(ji)韌(ren)度(du)和(he)(he)缺(que)(que)口(kou)敏感性(xing)，是評定(ding)(ding)材料斷裂韌(ren)度(du)和(he)(he)冷作時(shi)效敏感性(xing)的(de)指標之一(yi)。沖擊(ji)(ji)(ji)試(shi)(shi)驗(yan)的(de)試(shi)(shi)樣(yang)分為(wei)U形缺(que)(que)口(kou)和(he)(he)V形缺(que)(que)口(kou)兩種，在(zai)同(tong)種材料和(he)(he)試(shi)(shi)驗(yan)條(tiao)件下(xia)，V形缺(que)(que)口(kou)試(shi)(shi)樣(yang)的(de)沖擊(ji)(ji)(ji)吸(xi)收功(gong)(gong)（Akv）比U形缺(que)(que)口(kou)試(shi)(shi)樣(yang)的(de)沖擊(ji)(ji)(ji)吸(xi)收功(gong)(gong)（Aku）低。不同(tong)缺(que)(que)口(kou)型式試(shi)(shi)樣(yang)的(de)沖擊(ji)(ji)(ji)韌(ren)度(du)值或沖擊(ji)(ji)(ji)吸(xi)收功(gong)(gong)不能相互換算(suan)。焊接(jie)中常(chang)用(yong)V形缺(que)(que)口(kou)沖擊(ji)(ji)(ji)試(shi)(shi)驗(yan)。
二、拉伸試驗
拉伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)是指(zhi)在(zai)承受軸(zhou)向拉伸(shen)(shen)載荷下(xia)測定材料特性(xing)(xing)的(de)(de)試(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法。利用(yong)拉伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)得到(dao)(dao)的(de)(de)數(shu)據可(ke)以確定材料的(de)(de)彈(dan)性(xing)(xing)極(ji)限(xian)、伸(shen)(shen)長率、彈(dan)性(xing)(xing)模量、比例(li)極(ji)限(xian)、面積縮減量、拉伸(shen)(shen)強度、屈(qu)服(fu)點、屈(qu)服(fu)強度和其他(ta)拉伸(shen)(shen)性(xing)(xing)能指(zhi)標(biao)(biao)(biao)(biao)。從高溫下(xia)進(jin)行的(de)(de)拉伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)可(ke)以得到(dao)(dao)蠕(ru)變數(shu)據。金屬拉伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)的(de)(de)步驟可(ke)參(can)見(jian)ASTME-8標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)。塑料拉伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)的(de)(de)方(fang)(fang)法參(can)見(jian)ASTM D-638標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、D-2289標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)（高應變率）和D-882標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)（薄片材）。ASTM D-2343標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)規定了適用(yong)于(yu)玻璃纖維的(de)(de)拉伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法；ASTMD-897標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)中規定了適用(yong)于(yu)黏結(jie)劑(ji)的(de)(de)拉伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法；ASTMD-412標(biao)(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)中規定了硬橡(xiang)膠的(de)(de)拉伸(shen)(shen)試(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法。
三(san)、金屬彎曲(qu)試驗
測(ce)定(ding)材(cai)(cai)料承受(shou)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)載(zai)荷(he)時的(de)(de)(de)(de)力(li)學特性(xing)的(de)(de)(de)(de)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)，是(shi)材(cai)(cai)料機械性(xing)能試(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)(de)基本(ben)方法之一(yi)(yi)。彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)主要用(yong)(yong)于測(ce)定(ding)脆性(xing)和(he)低(di)塑(su)(su)性(xing)材(cai)(cai)料（如鑄鐵、高碳鋼(gang)、工具鋼(gang)等）的(de)(de)(de)(de)抗彎(wan)(wan)強(qiang)(qiang)度并能反映塑(su)(su)性(xing)指標的(de)(de)(de)(de)撓度。彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)還(huan)可用(yong)(yong)來檢(jian)查材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)表面質量(liang)。彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)在萬能材(cai)(cai)料機上進行，有(you)(you)三點(dian)(dian)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)和(he)四(si)點(dian)(dian)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)兩種(zhong)加載(zai)荷(he)方式。試(shi)(shi)(shi)樣的(de)(de)(de)(de)截面有(you)(you)圓形和(he)矩形，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)時的(de)(de)(de)(de)跨(kua)距一(yi)(yi)般為直徑的(de)(de)(de)(de)10倍(bei)。對于脆性(xing)材(cai)(cai)料彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)一(yi)(yi)般只(zhi)產生(sheng)少量(liang)的(de)(de)(de)(de)塑(su)(su)性(xing)變形即可破壞，而對于塑(su)(su)性(xing)材(cai)(cai)料則(ze)不(bu)能測(ce)出彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)斷裂(lie)強(qiang)(qiang)度，但可檢(jian)驗(yan)其延展性(xing)和(he)均勻(yun)性(xing)展性(xing)和(he)均勻(yun)性(xing)。塑(su)(su)性(xing)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)稱為冷彎(wan)(wan)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)。試(shi)(shi)(shi)驗(yan)時將試(shi)(shi)(shi)樣加載(zai)，使(shi)其彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)到(dao)一(yi)(yi)定(ding)程度，觀察試(shi)(shi)(shi)樣表面有(you)(you)無裂(lie)縫。
用規定尺寸(cun)彎(wan)(wan)心將試樣彎(wan)(wan)曲(qu)至規定程度，檢驗(yan)金(jin)屬承(cheng)受彎(wan)(wan)曲(qu)塑(su)性變形的能(neng)力并(bing)顯(xian)示其缺陷的試驗(yan)。
1. 冷彎試驗
用來檢驗(yan)金屬材(cai)料(liao)冷(leng)彎(wan)性(xing)能的(de)(de)(de)一(yi)種方法，即(ji)將材(cai)料(liao)試(shi)樣圍繞具有(you)一(yi)定(ding)直(zhi)徑(jing)的(de)(de)(de)彎(wan)心彎(wan)到(dao)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)角(jiao)度或不帶(dai)彎(wan)心彎(wan)到(dao)兩(liang)面接觸.（即(ji)彎(wan)曲180°，彎(wan)心直(zhi)徑(jing)d為0）后檢查彎(wan)曲處附近(jin)的(de)(de)(de)塑性(xing)變(bian)形情況，看(kan)是(shi)否(fou)有(you)裂紋(wen)等缺陷存在，以判定(ding)材(cai)料(liao)是(shi)否(fou)合格，彎(wan)心直(zhi)徑(jing)d可(ke)等于試(shi)樣厚度d的(de)(de)(de)一(yi)半(ban)、相等，2倍(bei)(bei)、3倍(bei)(bei)等。彎(wan)曲角(jiao)度可(ke)為90°、120°、180°。
2. 金(jin)屬(shu)反復彎曲(qu)試驗
將試(shi)樣一端夾緊(jin)，在規定(ding)半(ban)徑的圓柱形(xing)表面上進行90°的重復反向彎曲(qu)，檢(jian)驗(yan)金屬（及覆蓋層(ceng)）的耐(nai)反復彎曲(qu)能(neng)力并顯示其缺陷的試(shi)驗(yan)。
四、杯突(tu)試驗
杯突試(shi)驗(yan)(yan)是(shi)金屬材(cai)料深沖(chong)性(xing)能的一種試(shi)驗(yan)(yan)方法，用來衡量檢(jian)驗(yan)(yan)金屬材(cai)料的沖(chong)壓性(xing)能。又稱埃里克森試(shi)驗(yan)(yan)（Erichsen Test）或埃氏杯突試(shi)驗(yan)(yan)，是(shi)薄板(ban)成形性(xing)試(shi)驗(yan)(yan)中最古老、最普及的一種。
按照國(guo)家標準(zhun)，試驗(yan)采用端部為(wei)球(qiu)形的沖頭(tou)，將夾緊的試樣壓入壓模內，直至(zhi)出現(xian)穿透裂縫為(wei)止，所測量(liang)的杯突深度即(ji)為(wei)試驗(yan)結果。這種試驗(yan)通常是(shi)在(zai)杯突試驗(yan)機上進行(xing)。試樣在(zai)做(zuo)過(guo)(guo)杯突試驗(yan)后就像(xiang)只沖壓成的杯子（不(bu)過(guo)(guo)是(shi)只破裂的杯子）。鋼板深沖性能(neng)不(bu)好的話，沖壓件在(zai)制作(zuo)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)就很容易開裂。
試驗時(shi)，用球(qiu)頭(tou)凸(tu)模(mo)(mo)(mo)把(ba)周邊(bian)被(bei)(bei)凹(ao)模(mo)(mo)(mo)與壓(ya)邊(bian)圈壓(ya)住的(de)金屬(shu)薄板(ban)(ban)頂入(ru)凹(ao)模(mo)(mo)(mo)，形成(cheng)半(ban)球(qiu)鼓包直至鼓包頂部(bu)出(chu)現裂紋(wen)(wen)為(wei)(wei)止(zhi)。如圖5-14所示，試驗用的(de)硬鋼(gang)球(qiu)或半(ban)球(qiu)凸(tu)模(mo)(mo)(mo)1，將(jiang)金屬(shu)板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)4壓(ya)入(ru)內徑(jing)27mm、圓(yuan)角(jiao)半(ban)徑(jing)0.75mm的(de)凹(ao)模(mo)(mo)(mo)2中，板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)邊(bian)緣在(zai)凹(ao)模(mo)(mo)(mo)2和壓(ya)邊(bian)圈3之間壓(ya)緊。為(wei)(wei)防(fang)止(zhi)邊(bian)緣金屬(shu)向凹(ao)模(mo)(mo)(mo)內流動(dong)，板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)尺寸應足夠大(da)。試驗時(shi)，金屬(shu)板(ban)(ban)料(liao)(liao)(liao)被(bei)(bei)凸(tu)模(mo)(mo)(mo)頂成(cheng)半(ban)球(qiu)鼓包。取鼓包頂部(bu)產生頸縮(suo)或有裂紋(wen)(wen)出(chu)現時(shi)的(de)凸(tu)模(mo)(mo)(mo)壓(ya)入(ru)深(shen)度作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)試驗指(zhi)標，稱為(wei)(wei)杯突值(zhi)或I值(zhi)，單位為(wei)(wei)mm。決定試驗指(zhi)標的(de)依據是最(zui)(zui)大(da)載(zai)荷(he)。當不能(neng)確定最(zui)(zui)大(da)載(zai)荷(he)時(shi)，可(ke)以采用可(ke)見(jian)（透光）裂紋(wen)(wen)發生時(shi)凸(tu)模(mo)(mo)(mo)壓(ya)入(ru)深(shen)度作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)指(zhi)標。但用可(ke)見(jian)裂紋(wen)(wen)法測定的(de)數值(zhi)比最(zui)(zui)大(da)載(zai)荷(he)法測定的(de)數值(zhi)要大(da)0.3~0.5mm。
其過程是，用規(gui)定的鋼球(qiu)或(huo)球(qiu)形沖頭頂(ding)壓(ya)在壓(ya)模內的試樣，直至試樣產生第一個裂(lie)紋為止，此時的頂(ding)壓(ya)深(shen)(shen)度(du)，即為杯突深(shen)(shen)度(du)。其深(shen)(shen)度(du)小于規(gui)定值者為合格。
用球形(xing)沖(chong)頭將夾緊的金屬板或(huo)帶狀試(shi)(shi)樣(yang)壓入規定尺寸的沖(chong)模中直至(zhi)出現穿(chuan)透(tou)裂縫，測量杯突深度值的試(shi)(shi)驗。圖5-14為(wei)杯突試(shi)(shi)驗示意圖。
壓(ya)邊力：杯突(tu)試(shi)驗中壓(ya)緊(jin)裝置作用于試(shi)樣上的(de)垂直壓(ya)力。
杯(bei)突值：杯(bei)突試驗中裂縫開始穿透試驗厚度（透光）時沖頭的壓入(ru)深度。
