一般(ban)來說，制定金屬材料工(gong)藝的(de)目(mu)的(de)，在于(yu)以最經濟(ji)的(de)生產工(gong)藝，加工(gong)出滿足(zu)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(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(bu)銹(xiu)鋼的各種工藝性能會因鋼種的不同而不同，如奧氏體不銹(xiu)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(yi)性能試驗方(fang)法
對不(bu)銹鋼的加工工藝進行評(ping)價的主要(yao)有以下(xia)試驗方法：
①. 拉伸試驗，用于評價材料(liao)塑性(xing)、韌性(xing)，可以確定其塑性(xing)成形(xing)性(xing)能；
②. 彎曲(qu)試(shi)(shi)驗(yan)，是檢驗(yan)金屬(shu)（及(ji)覆蓋(gai)層）的耐(nai)反復彎曲(qu)能(neng)力并(bing)顯示其缺陷的試(shi)(shi)驗(yan)；
③. 杯突試驗(yan)，是檢驗(yan)金屬材料沖壓性能的(de)一種方法(fa)；
④. 沖擊試(shi)驗，是檢(jian)驗金屬材料沖擊韌性的一種(zhong)方法。
以焊接(jie)為例說明金屬材料對焊接(jie)加工的(de)適應性，它包括(kuo)下面(mian)兩(liang)個(ge)方面(mian)。
1. 對工藝焊接性方(fang)面的分析
焊(han)接(jie)(jie)工(gong)(gong)藝(yi)評定(ding)，主(zhu)要考察金(jin)屬材(cai)料在一(yi)定(ding)工(gong)(gong)藝(yi)條(tiao)件下（主(zhu)要指用某種焊(han)接(jie)(jie)方法）焊(han)接(jie)(jie)時(shi)產生(sheng)焊(han)接(jie)(jie)缺(que)陷（問題）的(de)傾向性(xing)和嚴重性(xing)。在各種焊(han)接(jie)(jie)工(gong)(gong)藝(yi)缺(que)陷中裂紋的(de)危害性(xing)最大，產生(sheng)的(de)原因多(duo)而復雜，故分析的(de)重點(dian)放在金(jin)屬材(cai)料的(de)抗裂性(xing)能上。
2. 對使用焊接性方面的分析
焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)工(gong)藝評定(ding)，主要(yao)(yao)考(kao)察(cha)金屬(shu)(shu)材料(liao)在給定(ding)的焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)工(gong)藝條件(jian)下(xia)，焊(han)成的接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭或(huo)整個焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)結構是否滿足使用(yong)性能(neng)的要(yao)(yao)求，如強度(du)、塑性、韌度(du)、疲勞、蠕(ru)變、耐(nai)蝕或(huo)耐(nai)磨等性能(neng)。若按等性能(neng)原(yuan)則設計焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭，則以母材的性能(neng)為(wei)依據，分(fen)別考(kao)察(cha)焊(han)縫金屬(shu)(shu)和焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)熱影(ying)響區在焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)熱作用(yong)下(xia)可(ke)能(neng)引(yin)起哪些不利于使用(yong)性能(neng)的變化。
已經建立焊接連續冷卻組織(zhi)轉變(bian)圖（即CCT圖）的金(jin)屬材料，可以利(li)用該(gai)圖來預測或判(pan)斷焊縫和熱影響區(qu)的組織(zhi)和性能的變(bian)化(hua)。
焊接(jie)接(jie)頭力學(xue)性能工藝試驗一(yi)般選用拉伸試驗、彎(wan)曲試驗、沖擊韌性試驗和(he)硬度試驗等。
①. 拉(la)伸試(shi)驗(yan)
主(zhu)要(yao)目的(de)是測(ce)定焊(han)縫或(huo)(huo)焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)強度（抗拉強度、屈服(fu)點(dian)）和(he)塑(su)性（伸長率、斷面(mian)收縮率），并(bing)且可(ke)以發(fa)現斷口上的(de)某些缺陷，如夾雜物、未焊(han)透或(huo)(huo)白(bai)點(dian)等。
②. 焊接(jie)接(jie)頭(tou)彎曲(qu)試驗
彎(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)分為平板和(he)(he)管(guan)子(zi)兩(liang)種，試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法分為焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭彎(wan)曲(qu)及壓扁試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)。焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭彎(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)目的(de)(de)是評定焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)塑性和(he)(he)致密性，同時可反映出(chu)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭各區域的(de)(de)塑性差別(bie)、暴(bao)露焊(han)(han)接(jie)(jie)缺(que)陷(xian)和(he)(he)考核熔合(he)區的(de)(de)質(zhi)量。彎(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)分面彎(wan)、背彎(wan)和(he)(he)側彎(wan)三種。彎(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)時彎(wan)軸直(zhi)徑(jing)d應根(gen)據技術(shu)條件規定，試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)彎(wan)曲(qu)部位出(chu)現裂紋(wen)時立即(ji)卸載取(qu)下試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)測定彎(wan)曲(qu)角。也可將(jiang)試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)彎(wan)至規定彎(wan)曲(qu)角度后檢查有無裂紋(wen)，以評定接(jie)(jie)頭區域的(de)(de)塑性。
③. 沖擊試驗
用于(yu)測定(ding)焊接(jie)接(jie)頭的(de)沖(chong)擊(ji)(ji)韌(ren)度和(he)缺口(kou)敏感性，是評定(ding)材(cai)料斷裂韌(ren)度和(he)冷作(zuo)時效敏感性的(de)指標之一。沖(chong)擊(ji)(ji)試(shi)(shi)驗的(de)試(shi)(shi)樣分為U形(xing)缺口(kou)和(he)V形(xing)缺口(kou)兩種(zhong)，在同種(zhong)材(cai)料和(he)試(shi)(shi)驗條件下(xia)，V形(xing)缺口(kou)試(shi)(shi)樣的(de)沖(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收功（Akv）比U形(xing)缺口(kou)試(shi)(shi)樣的(de)沖(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收功（Aku）低。不同缺口(kou)型式(shi)試(shi)(shi)樣的(de)沖(chong)擊(ji)(ji)韌(ren)度值或(huo)沖(chong)擊(ji)(ji)吸(xi)(xi)收功不能(neng)相互換(huan)算。焊接(jie)中常用V形(xing)缺口(kou)沖(chong)擊(ji)(ji)試(shi)(shi)驗。
二、拉(la)伸(shen)試驗
拉(la)(la)(la)(la)伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)是指在承受軸(zhou)向拉(la)(la)(la)(la)伸載(zai)荷下測定(ding)(ding)(ding)(ding)材(cai)料特性的試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)。利(li)用(yong)拉(la)(la)(la)(la)伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)得(de)到的數據可以確定(ding)(ding)(ding)(ding)材(cai)料的彈性極(ji)限(xian)(xian)、伸長率、彈性模(mo)量、比例極(ji)限(xian)(xian)、面積縮減(jian)量、拉(la)(la)(la)(la)伸強度、屈服(fu)(fu)點、屈服(fu)(fu)強度和(he)(he)其(qi)他拉(la)(la)(la)(la)伸性能指標(biao)。從高(gao)溫(wen)下進行(xing)的拉(la)(la)(la)(la)伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)可以得(de)到蠕(ru)變(bian)數據。金屬拉(la)(la)(la)(la)伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)的步驟可參(can)見ASTME-8標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)。塑料拉(la)(la)(la)(la)伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)的方(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)參(can)見ASTM D-638標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)、D-2289標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)（高(gao)應(ying)變(bian)率）和(he)(he)D-882標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)（薄片材(cai)）。ASTM D-2343標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)規(gui)定(ding)(ding)(ding)(ding)了(le)適(shi)用(yong)于(yu)玻璃纖維的拉(la)(la)(la)(la)伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)；ASTMD-897標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)中規(gui)定(ding)(ding)(ding)(ding)了(le)適(shi)用(yong)于(yu)黏結(jie)劑的拉(la)(la)(la)(la)伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)；ASTMD-412標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)中規(gui)定(ding)(ding)(ding)(ding)了(le)硬橡膠的拉(la)(la)(la)(la)伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方(fang)(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)。
三、金屬彎曲試驗
測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)材(cai)(cai)(cai)料(liao)承受彎曲(qu)載荷時的(de)(de)力(li)學特性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)，是材(cai)(cai)(cai)料(liao)機械性(xing)(xing)(xing)能試(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)基本方法之一(yi)(yi)。彎曲(qu)試(shi)(shi)驗(yan)主要用(yong)于(yu)測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)脆性(xing)(xing)(xing)和(he)低塑(su)性(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)料(liao)（如鑄(zhu)鐵、高碳鋼(gang)(gang)、工具(ju)鋼(gang)(gang)等(deng)）的(de)(de)抗彎強(qiang)度(du)(du)并能反映塑(su)性(xing)(xing)(xing)指標的(de)(de)撓度(du)(du)。彎曲(qu)試(shi)(shi)驗(yan)還可(ke)用(yong)來(lai)檢查材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)表(biao)面質量(liang)。彎曲(qu)試(shi)(shi)驗(yan)在萬能材(cai)(cai)(cai)料(liao)機上進行，有三點(dian)彎曲(qu)和(he)四點(dian)彎曲(qu)兩種加(jia)載荷方式。試(shi)(shi)樣的(de)(de)截面有圓形和(he)矩形，試(shi)(shi)驗(yan)時的(de)(de)跨距(ju)一(yi)(yi)般為直徑的(de)(de)10倍(bei)。對(dui)于(yu)脆性(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)料(liao)彎曲(qu)試(shi)(shi)驗(yan)一(yi)(yi)般只產生少(shao)量(liang)的(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)(xing)變(bian)形即可(ke)破壞(huai)，而對(dui)于(yu)塑(su)性(xing)(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)料(liao)則(ze)不能測(ce)(ce)(ce)出彎曲(qu)斷裂(lie)(lie)強(qiang)度(du)(du)，但可(ke)檢驗(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)(cai)料(liao)的(de)(de)彎曲(qu)試(shi)(shi)驗(yan)稱為冷(leng)彎試(shi)(shi)驗(yan)。試(shi)(shi)驗(yan)時將試(shi)(shi)樣加(jia)載，使其彎曲(qu)到一(yi)(yi)定(ding)(ding)程(cheng)度(du)(du)，觀察試(shi)(shi)樣表(biao)面有無(wu)裂(lie)(lie)縫。
用規定(ding)尺(chi)寸彎心將試樣(yang)彎曲至規定(ding)程度，檢驗(yan)金屬(shu)承受(shou)彎曲塑性變(bian)形的(de)(de)能力并顯(xian)示其缺陷(xian)的(de)(de)試驗(yan)。
1. 冷彎試(shi)驗
用(yong)來檢驗金屬材(cai)料冷彎(wan)(wan)(wan)性能的(de)一種(zhong)方(fang)法，即將材(cai)料試樣圍繞具有一定直(zhi)(zhi)徑(jing)的(de)彎(wan)(wan)(wan)心(xin)彎(wan)(wan)(wan)到一定的(de)角度(du)或不帶彎(wan)(wan)(wan)心(xin)彎(wan)(wan)(wan)到兩面接觸.（即彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)180°，彎(wan)(wan)(wan)心(xin)直(zhi)(zhi)徑(jing)d為0）后檢查彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)處附(fu)近的(de)塑性變形情況，看是否有裂紋等(deng)缺陷存在，以判(pan)定材(cai)料是否合格，彎(wan)(wan)(wan)心(xin)直(zhi)(zhi)徑(jing)d可(ke)等(deng)于試樣厚度(du)d的(de)一半、相等(deng)，2倍(bei)、3倍(bei)等(deng)。彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)角度(du)可(ke)為90°、120°、180°。
2. 金屬反復彎曲(qu)試(shi)驗
將(jiang)試樣一端夾緊，在規定(ding)半徑的(de)(de)(de)圓(yuan)柱形表面(mian)上進行90°的(de)(de)(de)重復反向彎(wan)曲(qu)，檢驗金屬（及覆蓋層(ceng)）的(de)(de)(de)耐反復彎(wan)曲(qu)能力(li)并(bing)顯示其缺陷(xian)的(de)(de)(de)試驗。
四(si)、杯突(tu)試驗
杯突試(shi)驗(yan)(yan)是金屬材(cai)料深沖性(xing)能的一種試(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法，用來衡(heng)量檢驗(yan)(yan)金屬材(cai)料的沖壓性(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)，是薄板(ban)成形性(xing)試(shi)驗(yan)(yan)中最古(gu)老、最普(pu)及的一種。
按照國家標準，試驗(yan)采用端部為(wei)球形的沖頭，將夾緊的試樣(yang)壓入壓模內，直至(zhi)出現穿透裂縫(feng)為(wei)止，所測量的杯突深(shen)度即(ji)為(wei)試驗(yan)結果。這種試驗(yan)通常是在(zai)杯突試驗(yan)機上進行。試樣(yang)在(zai)做(zuo)過杯突試驗(yan)后就像只沖壓成的杯子（不過是只破(po)裂的杯子）。鋼板深(shen)沖性(xing)能不好的話，沖壓件在(zai)制作過程中就很容易開(kai)裂。
試(shi)驗時(shi)，用球(qiu)(qiu)(qiu)頭凸(tu)(tu)模(mo)把周邊(bian)(bian)被凹(ao)模(mo)與壓(ya)(ya)邊(bian)(bian)圈壓(ya)(ya)住的金屬薄板(ban)(ban)(ban)頂(ding)入(ru)凹(ao)模(mo)，形(xing)成(cheng)半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)(qiu)鼓(gu)包直至鼓(gu)包頂(ding)部出現裂紋為(wei)止(zhi)。如圖5-14所示，試(shi)驗用的硬鋼球(qiu)(qiu)(qiu)或半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)(qiu)凸(tu)(tu)模(mo)1，將金屬板(ban)(ban)(ban)料4壓(ya)(ya)入(ru)內徑27mm、圓(yuan)角半(ban)(ban)徑0.75mm的凹(ao)模(mo)2中，板(ban)(ban)(ban)料邊(bian)(bian)緣在(zai)凹(ao)模(mo)2和(he)壓(ya)(ya)邊(bian)(bian)圈3之間(jian)壓(ya)(ya)緊。為(wei)防止(zhi)邊(bian)(bian)緣金屬向(xiang)凹(ao)模(mo)內流動，板(ban)(ban)(ban)料尺寸(cun)應足夠大(da)(da)(da)。試(shi)驗時(shi)，金屬板(ban)(ban)(ban)料被凸(tu)(tu)模(mo)頂(ding)成(cheng)半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)(qiu)鼓(gu)包。取(qu)鼓(gu)包頂(ding)部產生頸縮或有裂紋出現時(shi)的凸(tu)(tu)模(mo)壓(ya)(ya)入(ru)深度作為(wei)試(shi)驗指標(biao)(biao)，稱為(wei)杯(bei)突值或I值，單位為(wei)mm。決定(ding)(ding)(ding)(ding)試(shi)驗指標(biao)(biao)的依(yi)據(ju)是最大(da)(da)(da)載荷。當不能確定(ding)(ding)(ding)(ding)最大(da)(da)(da)載荷時(shi)，可(ke)以采用可(ke)見（透(tou)光）裂紋發生時(shi)凸(tu)(tu)模(mo)壓(ya)(ya)入(ru)深度作為(wei)指標(biao)(biao)。但用可(ke)見裂紋法(fa)測(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)的數值比最大(da)(da)(da)載荷法(fa)測(ce)定(ding)(ding)(ding)(ding)的數值要大(da)(da)(da)0.3~0.5mm。
其(qi)過程是，用(yong)規定的(de)鋼球(qiu)或球(qiu)形沖頭頂壓(ya)在壓(ya)模內的(de)試樣，直(zhi)至試樣產生第一個(ge)裂紋(wen)為(wei)止，此時的(de)頂壓(ya)深度，即為(wei)杯(bei)突(tu)深度。其(qi)深度小(xiao)于(yu)規定值者(zhe)為(wei)合格。
用球(qiu)形沖頭將(jiang)夾緊的金屬板或(huo)帶狀(zhuang)試(shi)樣(yang)壓入規定尺寸的沖模(mo)中直至出現穿透裂縫，測量杯(bei)突(tu)(tu)深(shen)度值(zhi)的試(shi)驗。圖(tu)5-14為杯(bei)突(tu)(tu)試(shi)驗示意圖(tu)。
壓邊力(li)：杯突試驗中壓緊裝置(zhi)作用于試樣上的垂直(zhi)壓力(li)。
杯突值(zhi)：杯突試驗中裂(lie)縫(feng)開始穿(chuan)透試驗厚度（透光）時沖(chong)頭的壓入深度。
