一(yi)般來說，制定金(jin)屬材料工(gong)藝(yi)的目的，在(zai)于(yu)以最(zui)經濟的生產工(gong)藝(yi)，加工(gong)出(chu)滿足(zu)要求的產品。
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(guan)、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(shi)體不銹鋼與鐵(tie)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(neng)試驗方法
對不銹鋼的加工工藝進行(xing)評價的主要有以下試驗方法(fa)：
①. 拉伸(shen)試(shi)驗，用于評價材料塑性、韌(ren)性，可以確定其塑性成形性能；
②. 彎曲試驗，是檢驗金(jin)屬（及覆蓋(gai)層）的耐反復彎曲能力(li)并顯示其缺陷的試驗；
③. 杯(bei)突(tu)試驗，是檢驗金屬材(cai)料沖壓性能(neng)的一種方(fang)法；
④. 沖(chong)擊試驗，是檢驗金(jin)屬材料(liao)沖(chong)擊韌(ren)性的一種方法。
以焊接為例說明金屬材(cai)料(liao)對焊接加(jia)工的適應性，它包括(kuo)下面(mian)兩個方(fang)面(mian)。
1. 對工藝焊接性方面的分析
焊(han)(han)(han)接(jie)工藝評定(ding)，主要(yao)考察金屬材料(liao)在一(yi)定(ding)工藝條件(jian)下(xia)（主要(yao)指用(yong)某種焊(han)(han)(han)接(jie)方(fang)法(fa)）焊(han)(han)(han)接(jie)時產生(sheng)(sheng)焊(han)(han)(han)接(jie)缺陷（問題）的(de)傾向性和嚴重性。在各種焊(han)(han)(han)接(jie)工藝缺陷中裂(lie)紋的(de)危害性最大，產生(sheng)(sheng)的(de)原因多(duo)而復雜，故(gu)分(fen)析的(de)重點放在金屬材料(liao)的(de)抗裂(lie)性能(neng)上。
2. 對使用焊接性方面的分析
焊接(jie)(jie)工藝(yi)評定，主要考(kao)察金(jin)屬材料在給定的(de)焊接(jie)(jie)工藝(yi)條件(jian)下，焊成的(de)接(jie)(jie)頭或(huo)整(zheng)個焊接(jie)(jie)結構是否(fou)滿足使(shi)用性(xing)能(neng)(neng)的(de)要求，如強度、塑性(xing)、韌度、疲勞(lao)、蠕變(bian)、耐蝕或(huo)耐磨等性(xing)能(neng)(neng)。若(ruo)按等性(xing)能(neng)(neng)原(yuan)則設(she)計焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭，則以母材的(de)性(xing)能(neng)(neng)為依據，分別考(kao)察焊縫金(jin)屬和焊接(jie)(jie)熱影響區(qu)在焊接(jie)(jie)熱作(zuo)用下可能(neng)(neng)引(yin)起哪些(xie)不利(li)于使(shi)用性(xing)能(neng)(neng)的(de)變(bian)化。
已經(jing)建立(li)焊(han)接(jie)連(lian)續冷卻組織(zhi)轉變圖(tu)（即CCT圖(tu)）的(de)金屬(shu)材料，可(ke)以利用該圖(tu)來預(yu)測或判(pan)斷(duan)焊(han)縫和熱影(ying)響區的(de)組織(zhi)和性能的(de)變化。
焊接接頭(tou)力學性能工藝(yi)試驗(yan)一般(ban)選用拉(la)伸試驗(yan)、彎曲試驗(yan)、沖擊(ji)韌性試驗(yan)和硬度試驗(yan)等。
①. 拉伸試(shi)驗
主要目(mu)的(de)是(shi)測定(ding)焊縫或焊接接頭的(de)強(qiang)度(du)（抗(kang)拉強(qiang)度(du)、屈服(fu)點）和塑性（伸長率、斷面(mian)收縮(suo)率），并且(qie)可以發現(xian)斷口上(shang)的(de)某些缺陷，如夾雜物、未焊透或白點等。
②. 焊接接頭彎曲試(shi)驗
彎(wan)(wan)(wan)曲試(shi)(shi)(shi)驗的試(shi)(shi)(shi)樣(yang)分為平板和(he)(he)管子兩種，試(shi)(shi)(shi)驗方法(fa)分為焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)彎(wan)(wan)(wan)曲及壓(ya)扁試(shi)(shi)(shi)驗。焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)彎(wan)(wan)(wan)曲試(shi)(shi)(shi)驗目的是評定(ding)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的塑性和(he)(he)致密性，同(tong)時可反(fan)映出焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)各(ge)區域的塑性差別、暴露焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)缺陷和(he)(he)考(kao)核熔合區的質量。彎(wan)(wan)(wan)曲試(shi)(shi)(shi)驗分面彎(wan)(wan)(wan)、背彎(wan)(wan)(wan)和(he)(he)側彎(wan)(wan)(wan)三種。彎(wan)(wan)(wan)曲試(shi)(shi)(shi)驗時彎(wan)(wan)(wan)軸直徑d應根據技術條(tiao)件規(gui)定(ding)，試(shi)(shi)(shi)樣(yang)彎(wan)(wan)(wan)曲部位出現裂紋(wen)時立即卸載取下(xia)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)測(ce)定(ding)彎(wan)(wan)(wan)曲角。也可將(jiang)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)彎(wan)(wan)(wan)至(zhi)規(gui)定(ding)彎(wan)(wan)(wan)曲角度后(hou)檢查有無(wu)裂紋(wen)，以評定(ding)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)區域的塑性。
③. 沖(chong)擊試驗
用(yong)于測定焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)沖(chong)(chong)擊韌(ren)(ren)度(du)(du)和缺口敏(min)感性，是評(ping)定材料斷裂(lie)韌(ren)(ren)度(du)(du)和冷作時(shi)效(xiao)敏(min)感性的(de)指標之一。沖(chong)(chong)擊試(shi)驗(yan)的(de)試(shi)樣(yang)分為U形缺口和V形缺口兩種(zhong)，在(zai)同(tong)種(zhong)材料和試(shi)驗(yan)條件下(xia)，V形缺口試(shi)樣(yang)的(de)沖(chong)(chong)擊吸收(shou)功（Akv）比U形缺口試(shi)樣(yang)的(de)沖(chong)(chong)擊吸收(shou)功（Aku）低。不同(tong)缺口型(xing)式試(shi)樣(yang)的(de)沖(chong)(chong)擊韌(ren)(ren)度(du)(du)值或沖(chong)(chong)擊吸收(shou)功不能相互換算(suan)。焊接(jie)中常(chang)用(yong)V形缺口沖(chong)(chong)擊試(shi)驗(yan)。
二(er)、拉(la)伸試(shi)驗
拉(la)(la)伸(shen)試(shi)驗是指在承受軸向拉(la)(la)伸(shen)載(zai)荷下測定(ding)材料(liao)(liao)特性(xing)的(de)試(shi)驗方(fang)法(fa)。利(li)用(yong)拉(la)(la)伸(shen)試(shi)驗得到的(de)數(shu)據可(ke)以確定(ding)材料(liao)(liao)的(de)彈性(xing)極限、伸(shen)長(chang)率(lv)、彈性(xing)模(mo)量(liang)、比例(li)極限、面積縮減量(liang)、拉(la)(la)伸(shen)強(qiang)度、屈(qu)服(fu)點(dian)、屈(qu)服(fu)強(qiang)度和其他拉(la)(la)伸(shen)性(xing)能指標(biao)(biao)(biao)。從高(gao)溫下進行的(de)拉(la)(la)伸(shen)試(shi)驗可(ke)以得到蠕變數(shu)據。金(jin)屬(shu)拉(la)(la)伸(shen)試(shi)驗的(de)步(bu)驟可(ke)參見ASTME-8標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)。塑料(liao)(liao)拉(la)(la)伸(shen)試(shi)驗的(de)方(fang)法(fa)參見ASTM D-638標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)、D-2289標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)（高(gao)應(ying)變率(lv)）和D-882標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)（薄片材）。ASTM D-2343標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)規(gui)定(ding)了(le)適用(yong)于玻璃(li)纖維的(de)拉(la)(la)伸(shen)試(shi)驗方(fang)法(fa)；ASTMD-897標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)中規(gui)定(ding)了(le)適用(yong)于黏結劑的(de)拉(la)(la)伸(shen)試(shi)驗方(fang)法(fa)；ASTMD-412標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)中規(gui)定(ding)了(le)硬橡膠的(de)拉(la)(la)伸(shen)試(shi)驗方(fang)法(fa)。
三、金屬(shu)彎曲試驗
測(ce)定材(cai)(cai)料(liao)承受彎曲(qu)(qu)載荷時的(de)(de)(de)(de)力(li)學特性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)，是材(cai)(cai)料(liao)機(ji)械性(xing)(xing)能試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)基本(ben)方法之一。彎曲(qu)(qu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)主(zhu)要用(yong)于測(ce)定脆(cui)性(xing)(xing)和(he)低塑(su)(su)性(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)（如鑄(zhu)鐵、高(gao)碳鋼(gang)、工具鋼(gang)等）的(de)(de)(de)(de)抗彎強度并能反映塑(su)(su)性(xing)(xing)指標的(de)(de)(de)(de)撓度。彎曲(qu)(qu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)還可用(yong)來檢查材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)質量。彎曲(qu)(qu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)在萬能材(cai)(cai)料(liao)機(ji)上進行，有三點彎曲(qu)(qu)和(he)四點彎曲(qu)(qu)兩種(zhong)加載荷方式。試(shi)(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)截面(mian)有圓形(xing)和(he)矩形(xing)，試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)時的(de)(de)(de)(de)跨距一般為直(zhi)徑的(de)(de)(de)(de)10倍。對(dui)于脆(cui)性(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)彎曲(qu)(qu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)一般只產(chan)生(sheng)少量的(de)(de)(de)(de)塑(su)(su)性(xing)(xing)變形(xing)即(ji)可破壞，而對(dui)于塑(su)(su)性(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)則不能測(ce)出彎曲(qu)(qu)斷(duan)裂(lie)強度，但(dan)可檢驗(yan)(yan)(yan)其(qi)延展性(xing)(xing)和(he)均勻性(xing)(xing)展性(xing)(xing)和(he)均勻性(xing)(xing)。塑(su)(su)性(xing)(xing)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)彎曲(qu)(qu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)稱為冷彎試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)時將(jiang)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)加載，使其(qi)彎曲(qu)(qu)到一定程度，觀察試(shi)(shi)樣(yang)(yang)表面(mian)有無裂(lie)縫。
用規(gui)定尺寸彎(wan)心(xin)將(jiang)試樣彎(wan)曲至規(gui)定程度，檢驗金屬(shu)承(cheng)受(shou)彎(wan)曲塑性變形的能力并顯(xian)示其缺(que)陷的試驗。
1. 冷彎(wan)試驗(yan)
用來檢驗金(jin)屬(shu)材(cai)料冷(leng)彎(wan)(wan)性能的(de)(de)一(yi)種方法，即將材(cai)料試樣(yang)(yang)圍繞具有一(yi)定(ding)直徑(jing)的(de)(de)彎(wan)(wan)心(xin)(xin)彎(wan)(wan)到(dao)一(yi)定(ding)的(de)(de)角度或不帶彎(wan)(wan)心(xin)(xin)彎(wan)(wan)到(dao)兩面接(jie)觸.（即彎(wan)(wan)曲(qu)180°，彎(wan)(wan)心(xin)(xin)直徑(jing)d為0）后檢查彎(wan)(wan)曲(qu)處附近(jin)的(de)(de)塑性變形情況(kuang)，看是否有裂紋等(deng)缺陷存在，以(yi)判定(ding)材(cai)料是否合格，彎(wan)(wan)心(xin)(xin)直徑(jing)d可(ke)等(deng)于試樣(yang)(yang)厚度d的(de)(de)一(yi)半、相等(deng)，2倍(bei)、3倍(bei)等(deng)。彎(wan)(wan)曲(qu)角度可(ke)為90°、120°、180°。
2. 金屬反(fan)復彎曲(qu)試驗
將(jiang)試(shi)樣一(yi)端夾緊，在規(gui)定半徑(jing)的(de)圓(yuan)柱形表面上(shang)進行90°的(de)重復反向彎曲(qu)，檢驗(yan)金屬（及覆蓋層）的(de)耐反復彎曲(qu)能力并顯(xian)示其缺陷的(de)試(shi)驗(yan)。
四、杯突試驗(yan)
杯突(tu)試驗是(shi)金(jin)(jin)屬(shu)材料深沖(chong)性能的(de)(de)一(yi)種(zhong)試驗方法，用來衡量(liang)檢驗金(jin)(jin)屬(shu)材料的(de)(de)沖(chong)壓(ya)性能。又稱埃(ai)里(li)克森試驗（Erichsen Test）或(huo)埃(ai)氏杯突(tu)試驗，是(shi)薄板(ban)成形性試驗中最古(gu)老、最普(pu)及的(de)(de)一(yi)種(zhong)。
按照國家標準，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)采用端部為球形的(de)(de)(de)沖頭(tou)，將(jiang)夾緊的(de)(de)(de)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)壓入壓模內，直至出現穿透裂(lie)縫為止，所測量的(de)(de)(de)杯(bei)突(tu)深(shen)度(du)即為試(shi)(shi)(shi)驗(yan)結果(guo)。這(zhe)種試(shi)(shi)(shi)驗(yan)通常是在杯(bei)突(tu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)機(ji)上進行。試(shi)(shi)(shi)樣(yang)在做過杯(bei)突(tu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)后就(jiu)像(xiang)只沖壓成的(de)(de)(de)杯(bei)子（不過是只破裂(lie)的(de)(de)(de)杯(bei)子）。鋼板深(shen)沖性能不好的(de)(de)(de)話，沖壓件在制作(zuo)過程中(zhong)就(jiu)很容易開裂(lie)。
試(shi)(shi)驗時(shi)，用(yong)球(qiu)(qiu)頭(tou)凸(tu)(tu)模(mo)(mo)(mo)把(ba)周邊被(bei)凹(ao)模(mo)(mo)(mo)與壓(ya)(ya)(ya)邊圈(quan)壓(ya)(ya)(ya)住(zhu)的(de)(de)金屬薄板(ban)(ban)(ban)頂入(ru)凹(ao)模(mo)(mo)(mo)，形(xing)成半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)鼓包直至鼓包頂部(bu)出(chu)現裂紋為(wei)(wei)止。如圖5-14所(suo)示，試(shi)(shi)驗用(yong)的(de)(de)硬鋼球(qiu)(qiu)或(huo)半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)凸(tu)(tu)模(mo)(mo)(mo)1，將(jiang)金屬板(ban)(ban)(ban)料(liao)4壓(ya)(ya)(ya)入(ru)內(nei)徑(jing)27mm、圓角半(ban)(ban)徑(jing)0.75mm的(de)(de)凹(ao)模(mo)(mo)(mo)2中(zhong)，板(ban)(ban)(ban)料(liao)邊緣在凹(ao)模(mo)(mo)(mo)2和(he)壓(ya)(ya)(ya)邊圈(quan)3之間壓(ya)(ya)(ya)緊(jin)。為(wei)(wei)防止邊緣金屬向凹(ao)模(mo)(mo)(mo)內(nei)流動，板(ban)(ban)(ban)料(liao)尺寸應足夠大(da)。試(shi)(shi)驗時(shi)，金屬板(ban)(ban)(ban)料(liao)被(bei)凸(tu)(tu)模(mo)(mo)(mo)頂成半(ban)(ban)球(qiu)(qiu)鼓包。取鼓包頂部(bu)產生頸縮或(huo)有裂紋出(chu)現時(shi)的(de)(de)凸(tu)(tu)模(mo)(mo)(mo)壓(ya)(ya)(ya)入(ru)深度作為(wei)(wei)試(shi)(shi)驗指(zhi)(zhi)標(biao)，稱為(wei)(wei)杯突值(zhi)或(huo)I值(zhi)，單位為(wei)(wei)mm。決(jue)定試(shi)(shi)驗指(zhi)(zhi)標(biao)的(de)(de)依據是最(zui)大(da)載荷。當不能(neng)確定最(zui)大(da)載荷時(shi)，可以采(cai)用(yong)可見（透光）裂紋發生時(shi)凸(tu)(tu)模(mo)(mo)(mo)壓(ya)(ya)(ya)入(ru)深度作為(wei)(wei)指(zhi)(zhi)標(biao)。但(dan)用(yong)可見裂紋法測定的(de)(de)數(shu)值(zhi)比最(zui)大(da)載荷法測定的(de)(de)數(shu)值(zhi)要(yao)大(da)0.3~0.5mm。
其(qi)過程是，用規定(ding)(ding)的鋼球(qiu)或球(qiu)形沖頭頂壓在壓模內的試樣(yang)，直至試樣(yang)產生(sheng)第一個裂紋為(wei)止，此(ci)時的頂壓深度(du)，即(ji)為(wei)杯突(tu)深度(du)。其(qi)深度(du)小(xiao)于規定(ding)(ding)值(zhi)者為(wei)合格。
用球形沖頭將夾緊的金屬板或帶狀試樣壓入規定尺寸的沖模中直至出(chu)現穿透裂縫，測量杯突深(shen)度值的試驗(yan)。圖(tu)5-14為杯突試驗(yan)示意圖(tu)。
壓(ya)邊力(li)：杯突試驗中壓(ya)緊裝置作(zuo)用于試樣上的垂直(zhi)壓(ya)力(li)。
杯(bei)(bei)突值：杯(bei)(bei)突試(shi)驗中裂(lie)縫(feng)開始穿透(tou)試(shi)驗厚度（透(tou)光(guang)）時沖頭的壓(ya)入深度。
