一般來說，制定金(jin)屬(shu)材料工(gong)藝的(de)目的(de)，在于以最(zui)經濟的(de)生產工(gong)藝，加工(gong)出滿足要(yao)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、不銹(xiu)鋼(gang)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(ti)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
對不銹鋼的加工(gong)工(gong)藝進行評價的主要有以下試驗(yan)方法：
①. 拉(la)伸(shen)試驗，用于(yu)評價(jia)材料(liao)塑(su)性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)，可以(yi)確定其塑(su)性(xing)(xing)成(cheng)形性(xing)(xing)能；
②. 彎曲試(shi)驗，是檢驗金屬(shu)（及覆蓋層）的耐(nai)反(fan)復(fu)彎曲能力并顯示其(qi)缺陷(xian)的試(shi)驗；
③. 杯(bei)突試驗，是檢驗金屬材(cai)料沖壓性能(neng)的一種方法；
④. 沖擊(ji)試驗(yan)，是檢驗(yan)金屬材料沖擊(ji)韌(ren)性的(de)一種方法(fa)。
以焊接(jie)為(wei)例說(shuo)明金屬材料對焊接(jie)加工的(de)適應性(xing)，它(ta)包括(kuo)下(xia)面兩(liang)個方面。
1. 對(dui)工藝焊接性方面的分析
焊(han)(han)接工(gong)藝(yi)評定，主要考(kao)察金屬材(cai)(cai)料(liao)在(zai)一定工(gong)藝(yi)條件下(xia)（主要指用(yong)某(mou)種焊(han)(han)接方法）焊(han)(han)接時(shi)產生(sheng)焊(han)(han)接缺陷（問(wen)題）的(de)傾向性和(he)嚴重(zhong)性。在(zai)各種焊(han)(han)接工(gong)藝(yi)缺陷中(zhong)裂(lie)(lie)紋的(de)危害(hai)性最大，產生(sheng)的(de)原因多而復雜，故分析的(de)重(zhong)點放在(zai)金屬材(cai)(cai)料(liao)的(de)抗裂(lie)(lie)性能上。
2. 對使用焊接性方面的(de)分(fen)析
焊(han)(han)(han)接工藝(yi)評定，主要考察金(jin)屬材料在(zai)給定的(de)焊(han)(han)(han)接工藝(yi)條件下，焊(han)(han)(han)成的(de)接頭或整個焊(han)(han)(han)接結構是否滿足使用性(xing)能(neng)的(de)要求，如強度、塑性(xing)、韌度、疲勞、蠕變、耐(nai)蝕或耐(nai)磨(mo)等性(xing)能(neng)。若按等性(xing)能(neng)原(yuan)則設計(ji)焊(han)(han)(han)接接頭，則以母材的(de)性(xing)能(neng)為依(yi)據，分別考察焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬和(he)焊(han)(han)(han)接熱影(ying)響(xiang)區在(zai)焊(han)(han)(han)接熱作用下可能(neng)引起哪些不(bu)利(li)于使用性(xing)能(neng)的(de)變化。
已經建(jian)立(li)焊接連(lian)續(xu)冷(leng)卻組(zu)織(zhi)轉變圖(tu)（即CCT圖(tu)）的(de)金屬材料，可(ke)以利用該圖(tu)來(lai)預測(ce)或判斷焊縫(feng)和(he)(he)熱影響區的(de)組(zu)織(zhi)和(he)(he)性(xing)能的(de)變化。
焊接接頭力學性(xing)能工藝試(shi)驗(yan)(yan)一般選用拉(la)伸(shen)試(shi)驗(yan)(yan)、彎曲試(shi)驗(yan)(yan)、沖(chong)擊韌性(xing)試(shi)驗(yan)(yan)和硬度試(shi)驗(yan)(yan)等。
①. 拉伸試驗
主要目的是(shi)測定焊縫(feng)或(huo)焊接接頭的強度（抗拉(la)強度、屈服點）和(he)塑性（伸長(chang)率、斷面收縮率），并且(qie)可以發現(xian)斷口上的某些缺陷，如夾雜物、未焊透或(huo)白(bai)點等。
②. 焊接接頭彎曲試驗
彎曲(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)分為平板和管子兩種，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法分為焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)彎曲(qu)(qu)(qu)及壓(ya)扁試(shi)(shi)(shi)驗(yan)。焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)彎曲(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)目的(de)(de)(de)是評定焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)和致密性(xing)(xing)，同(tong)時(shi)可反映出焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)各區(qu)域的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)差別、暴露焊(han)接(jie)缺陷(xian)和考核(he)熔合區(qu)的(de)(de)(de)質量(liang)。彎曲(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)分面彎、背彎和側彎三種。彎曲(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)時(shi)彎軸(zhou)直(zhi)徑d應根(gen)據技術條件(jian)規定，試(shi)(shi)(shi)樣(yang)彎曲(qu)(qu)(qu)部位出現(xian)裂(lie)紋時(shi)立即(ji)卸載取下試(shi)(shi)(shi)樣(yang)測定彎曲(qu)(qu)(qu)角(jiao)。也可將(jiang)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)彎至(zhi)規定彎曲(qu)(qu)(qu)角(jiao)度后檢查有無裂(lie)紋，以(yi)評定接(jie)頭(tou)區(qu)域的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)。
③. 沖擊試驗(yan)
用于測定焊接接頭(tou)的沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)韌(ren)度(du)和(he)(he)缺口敏感性(xing)(xing)，是評定材(cai)料(liao)斷裂(lie)韌(ren)度(du)和(he)(he)冷作(zuo)時效敏感性(xing)(xing)的指標之一。沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)試(shi)(shi)驗的試(shi)(shi)樣分為U形(xing)缺口和(he)(he)V形(xing)缺口兩種(zhong)，在同(tong)種(zhong)材(cai)料(liao)和(he)(he)試(shi)(shi)驗條件下，V形(xing)缺口試(shi)(shi)樣的沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸收(shou)功(gong)（Akv）比U形(xing)缺口試(shi)(shi)樣的沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸收(shou)功(gong)（Aku）低。不(bu)同(tong)缺口型式試(shi)(shi)樣的沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)韌(ren)度(du)值或沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)吸收(shou)功(gong)不(bu)能(neng)相互換算。焊接中常(chang)用V形(xing)缺口沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)試(shi)(shi)驗。
二(er)、拉(la)伸試驗
拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)是指(zhi)在承受軸向拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)載荷下測(ce)定(ding)材(cai)料(liao)特性的(de)(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)。利用拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)得到的(de)(de)(de)(de)數據可(ke)以確定(ding)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)彈性極(ji)限(xian)、伸(shen)(shen)長(chang)率、彈性模量、比例(li)極(ji)限(xian)、面積(ji)縮減量、拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)強(qiang)度、屈(qu)服(fu)點、屈(qu)服(fu)強(qiang)度和其他拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)性能指(zhi)標(biao)(biao)(biao)。從高溫下進行的(de)(de)(de)(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)可(ke)以得到蠕(ru)變數據。金屬拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)(de)步驟可(ke)參見ASTME-8標(biao)(biao)(biao)準(zhun)。塑料(liao)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)參見ASTM D-638標(biao)(biao)(biao)準(zhun)、D-2289標(biao)(biao)(biao)準(zhun)（高應(ying)變率）和D-882標(biao)(biao)(biao)準(zhun)（薄片材(cai)）。ASTM D-2343標(biao)(biao)(biao)準(zhun)規(gui)定(ding)了適用于(yu)玻璃(li)纖維的(de)(de)(de)(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)；ASTMD-897標(biao)(biao)(biao)準(zhun)中規(gui)定(ding)了適用于(yu)黏(nian)結劑(ji)的(de)(de)(de)(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)；ASTMD-412標(biao)(biao)(biao)準(zhun)中規(gui)定(ding)了硬(ying)橡膠的(de)(de)(de)(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)。
三、金屬彎曲試驗
測(ce)(ce)定(ding)材(cai)料(liao)(liao)(liao)承(cheng)受彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)載(zai)荷時的(de)(de)力學特性(xing)(xing)的(de)(de)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)，是材(cai)料(liao)(liao)(liao)機械性(xing)(xing)能試(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)基(ji)本方(fang)法(fa)之一(yi)(yi)。彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)主要用于測(ce)(ce)定(ding)脆性(xing)(xing)和(he)低塑(su)性(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)(liao)（如鑄鐵、高碳(tan)鋼(gang)、工具鋼(gang)等(deng)）的(de)(de)抗彎(wan)(wan)強(qiang)度(du)并能反(fan)映塑(su)性(xing)(xing)指(zhi)標的(de)(de)撓度(du)。彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)還可(ke)用來檢查材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)表面(mian)質量。彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)在萬能材(cai)料(liao)(liao)(liao)機上(shang)進行(xing)，有(you)三點彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)和(he)四點彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)兩種加載(zai)荷方(fang)式(shi)。試(shi)(shi)(shi)樣的(de)(de)截面(mian)有(you)圓形(xing)和(he)矩(ju)形(xing)，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)時的(de)(de)跨距一(yi)(yi)般為(wei)直徑(jing)的(de)(de)10倍(bei)。對于脆性(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)(liao)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)一(yi)(yi)般只產生少量的(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)變形(xing)即可(ke)破壞，而(er)對于塑(su)性(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)(liao)則不能測(ce)(ce)出彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)斷(duan)裂強(qiang)度(du)，但(dan)可(ke)檢驗(yan)其(qi)延展(zhan)性(xing)(xing)和(he)均(jun)勻性(xing)(xing)展(zhan)性(xing)(xing)和(he)均(jun)勻性(xing)(xing)。塑(su)性(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)稱為(wei)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(qi)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)到一(yi)(yi)定(ding)程度(du)，觀察試(shi)(shi)(shi)樣表面(mian)有(you)無(wu)裂縫(feng)。
用規定尺寸彎(wan)心將試(shi)樣彎(wan)曲(qu)至規定程度(du)，檢驗金屬承受彎(wan)曲(qu)塑性變形的能力并顯示其缺陷(xian)的試(shi)驗。
1. 冷彎試驗(yan)
用來(lai)檢驗金屬材(cai)料(liao)冷彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)性能的(de)一(yi)種方法，即(ji)將材(cai)料(liao)試樣圍繞具有(you)一(yi)定直徑(jing)(jing)的(de)彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)心(xin)彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)到一(yi)定的(de)角度(du)或(huo)不帶彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)心(xin)彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)到兩面接觸.（即(ji)彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)曲180°，彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)心(xin)直徑(jing)(jing)d為0）后(hou)檢查彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)曲處(chu)附(fu)近的(de)塑(su)性變形情(qing)況，看(kan)是否有(you)裂紋等(deng)缺陷存(cun)在，以判定材(cai)料(liao)是否合(he)格，彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)心(xin)直徑(jing)(jing)d可等(deng)于試樣厚度(du)d的(de)一(yi)半、相等(deng)，2倍(bei)(bei)、3倍(bei)(bei)等(deng)。彎(wan)(wan)(wan)(wan)(wan)曲角度(du)可為90°、120°、180°。
2. 金屬反復彎(wan)曲試(shi)驗
將試(shi)樣(yang)一端夾緊(jin)，在規(gui)定半(ban)徑的(de)圓柱(zhu)形表面上進行(xing)90°的(de)重復反向彎(wan)曲(qu)(qu)，檢驗(yan)金屬（及覆蓋層）的(de)耐反復彎(wan)曲(qu)(qu)能力并顯示其缺陷的(de)試(shi)驗(yan)。
四、杯(bei)突(tu)試驗(yan)
杯突試驗(yan)(yan)是金(jin)屬(shu)材料(liao)深沖(chong)性能的(de)一種(zhong)試驗(yan)(yan)方法，用(yong)來衡量(liang)檢驗(yan)(yan)金(jin)屬(shu)材料(liao)的(de)沖(chong)壓(ya)性能。又稱埃里克森試驗(yan)(yan)（Erichsen Test）或埃氏(shi)杯突試驗(yan)(yan)，是薄(bo)板成形(xing)性試驗(yan)(yan)中最古老、最普及的(de)一種(zhong)。
按照國家標(biao)準，試(shi)驗采用端部為(wei)(wei)球(qiu)形的(de)(de)(de)沖(chong)頭，將夾緊的(de)(de)(de)試(shi)樣壓(ya)入壓(ya)模內，直(zhi)至出現穿透裂縫為(wei)(wei)止，所測量的(de)(de)(de)杯突(tu)深度(du)即(ji)為(wei)(wei)試(shi)驗結果。這種試(shi)驗通常(chang)是(shi)在杯突(tu)試(shi)驗機(ji)上進行(xing)。試(shi)樣在做過(guo)(guo)杯突(tu)試(shi)驗后就像只沖(chong)壓(ya)成的(de)(de)(de)杯子（不過(guo)(guo)是(shi)只破(po)裂的(de)(de)(de)杯子）。鋼板深沖(chong)性能(neng)不好的(de)(de)(de)話，沖(chong)壓(ya)件(jian)在制(zhi)作過(guo)(guo)程中(zhong)就很(hen)容易開(kai)裂。
試(shi)(shi)驗(yan)時(shi)(shi)，用(yong)球(qiu)頭凸模把周(zhou)邊(bian)(bian)被凹(ao)(ao)模與壓(ya)邊(bian)(bian)圈壓(ya)住的(de)(de)金(jin)屬(shu)薄板(ban)(ban)頂(ding)入(ru)凹(ao)(ao)模，形(xing)成半(ban)球(qiu)鼓包(bao)(bao)直至鼓包(bao)(bao)頂(ding)部出(chu)(chu)現裂(lie)紋(wen)為止(zhi)。如圖5-14所示，試(shi)(shi)驗(yan)用(yong)的(de)(de)硬鋼(gang)球(qiu)或半(ban)球(qiu)凸模1，將金(jin)屬(shu)板(ban)(ban)料(liao)4壓(ya)入(ru)內徑27mm、圓(yuan)角半(ban)徑0.75mm的(de)(de)凹(ao)(ao)模2中，板(ban)(ban)料(liao)邊(bian)(bian)緣在凹(ao)(ao)模2和壓(ya)邊(bian)(bian)圈3之間壓(ya)緊。為防止(zhi)邊(bian)(bian)緣金(jin)屬(shu)向凹(ao)(ao)模內流動(dong)，板(ban)(ban)料(liao)尺寸應(ying)足夠(gou)大。試(shi)(shi)驗(yan)時(shi)(shi)，金(jin)屬(shu)板(ban)(ban)料(liao)被凸模頂(ding)成半(ban)球(qiu)鼓包(bao)(bao)。取鼓包(bao)(bao)頂(ding)部產生頸縮或有裂(lie)紋(wen)出(chu)(chu)現時(shi)(shi)的(de)(de)凸模壓(ya)入(ru)深度作(zuo)為試(shi)(shi)驗(yan)指(zhi)標(biao)(biao)，稱(cheng)為杯突值(zhi)或I值(zhi)，單位為mm。決(jue)定(ding)試(shi)(shi)驗(yan)指(zhi)標(biao)(biao)的(de)(de)依據是(shi)最(zui)(zui)(zui)大載(zai)荷(he)(he)。當不能(neng)確定(ding)最(zui)(zui)(zui)大載(zai)荷(he)(he)時(shi)(shi)，可(ke)以采用(yong)可(ke)見(jian)（透光）裂(lie)紋(wen)發生時(shi)(shi)凸模壓(ya)入(ru)深度作(zuo)為指(zhi)標(biao)(biao)。但用(yong)可(ke)見(jian)裂(lie)紋(wen)法測定(ding)的(de)(de)數值(zhi)比最(zui)(zui)(zui)大載(zai)荷(he)(he)法測定(ding)的(de)(de)數值(zhi)要(yao)大0.3~0.5mm。
其(qi)過程是，用規(gui)定的鋼(gang)球或球形沖頭頂(ding)壓在壓模內的試樣，直至試樣產生第一個裂紋為止，此時的頂(ding)壓深度，即(ji)為杯突深度。其(qi)深度小于規(gui)定值者為合格。
用球(qiu)形沖(chong)頭將夾(jia)緊的(de)金屬(shu)板或帶狀試樣壓(ya)入規定尺(chi)寸的(de)沖(chong)模中直至出現穿透裂(lie)縫(feng)，測量杯(bei)突深度值的(de)試驗(yan)。圖5-14為杯(bei)突試驗(yan)示意(yi)圖。
壓邊力：杯突試(shi)驗中壓緊裝(zhuang)置(zhi)作用(yong)于試(shi)樣上的垂(chui)直(zhi)壓力。
杯突(tu)值：杯突(tu)試驗中裂縫開始穿透(tou)試驗厚(hou)度(du)（透(tou)光）時沖頭的壓入深度(du)。
