一(yi)般(ban)來說，制定金屬材(cai)料工藝(yi)的目的，在于以最經濟的生產工藝(yi)，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(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(xiu)鋼(gang)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(su)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)藝性能試驗方法
對(dui)不銹鋼的加工工藝進行評價的主要有(you)以下試驗方法：
①. 拉伸試驗，用于評價材料(liao)塑性、韌性，可以確定其塑性成形性能；
②. 彎曲試(shi)驗，是檢驗金屬（及覆(fu)蓋層）的(de)耐(nai)反(fan)復彎曲能力(li)并顯示其缺陷的(de)試(shi)驗；
③. 杯突試(shi)驗(yan)，是檢驗(yan)金(jin)屬材料沖壓性能的(de)一種方(fang)法；
④. 沖擊(ji)試驗，是檢驗金(jin)屬(shu)材(cai)料沖擊(ji)韌性的一種方法。
以焊接(jie)為(wei)例(li)說(shuo)明金(jin)屬材(cai)料對焊接(jie)加工的適應性，它包括下面兩個方面。
1. 對工藝焊接性方面的分析
焊(han)(han)接工藝評定，主(zhu)要(yao)考察(cha)金(jin)屬材料在(zai)一定工藝條件下（主(zhu)要(yao)指用某種焊(han)(han)接方(fang)法(fa)）焊(han)(han)接時產生(sheng)焊(han)(han)接缺(que)陷（問題）的(de)傾向性和嚴重(zhong)性。在(zai)各種焊(han)(han)接工藝缺(que)陷中裂紋的(de)危害性最大，產生(sheng)的(de)原(yuan)因多而復雜，故分析的(de)重(zhong)點放在(zai)金(jin)屬材料的(de)抗裂性能上(shang)。
2. 對使用焊(han)接性方面的(de)分析
焊(han)(han)(han)(han)(han)接工(gong)藝(yi)評(ping)定，主要(yao)考(kao)察(cha)金屬(shu)材料在(zai)給(gei)定的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接工(gong)藝(yi)條件下，焊(han)(han)(han)(han)(han)成的(de)接頭或整個(ge)焊(han)(han)(han)(han)(han)接結構是否(fou)滿足使(shi)用(yong)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)要(yao)求，如強度、塑性(xing)(xing)、韌度、疲(pi)勞(lao)、蠕變、耐(nai)蝕或耐(nai)磨等(deng)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。若按等(deng)性(xing)(xing)能(neng)(neng)原則設(she)計焊(han)(han)(han)(han)(han)接接頭，則以母材的(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)為依(yi)據(ju)，分(fen)別(bie)考(kao)察(cha)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)和焊(han)(han)(han)(han)(han)接熱影(ying)響區在(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)接熱作(zuo)用(yong)下可能(neng)(neng)引起哪些(xie)不利于使(shi)用(yong)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)變化。
已(yi)經建立焊接連續冷卻組織(zhi)轉(zhuan)變(bian)圖(tu)（即(ji)CCT圖(tu)）的金屬材料(liao)，可以利用該圖(tu)來(lai)預測或判(pan)斷(duan)焊縫和熱影響區(qu)的組織(zhi)和性能的變(bian)化。
焊接接頭力(li)學性(xing)(xing)能工藝試(shi)驗(yan)(yan)(yan)一(yi)般選用拉伸試(shi)驗(yan)(yan)(yan)、彎曲試(shi)驗(yan)(yan)(yan)、沖擊韌性(xing)(xing)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)和硬度(du)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)等。
①. 拉伸試驗
主要目的(de)是測(ce)定焊(han)縫或(huo)焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)強度(du)（抗拉強度(du)、屈(qu)服(fu)點(dian)）和塑性(xing)（伸長率(lv)、斷面(mian)收(shou)縮率(lv)），并且可以發現斷口(kou)上的(de)某些缺陷，如夾雜物、未(wei)焊(han)透(tou)或(huo)白(bai)點(dian)等(deng)。
②. 焊接接頭彎曲試(shi)驗
彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)試(shi)驗的(de)(de)試(shi)樣(yang)分為平板(ban)和(he)管(guan)子兩種(zhong)，試(shi)驗方法(fa)分為焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)及壓扁(bian)試(shi)驗。焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)試(shi)驗目的(de)(de)是評(ping)定(ding)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)的(de)(de)塑(su)(su)性和(he)致密性，同(tong)時(shi)(shi)可反映(ying)出(chu)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)各區(qu)域的(de)(de)塑(su)(su)性差別、暴露焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)缺陷和(he)考(kao)核熔合(he)區(qu)的(de)(de)質量(liang)。彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)試(shi)驗分面彎(wan)(wan)(wan)、背彎(wan)(wan)(wan)和(he)側彎(wan)(wan)(wan)三種(zhong)。彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)試(shi)驗時(shi)(shi)彎(wan)(wan)(wan)軸直徑(jing)d應根據技(ji)術(shu)條件規定(ding)，試(shi)樣(yang)彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)部位(wei)出(chu)現裂紋時(shi)(shi)立即卸載取(qu)下試(shi)樣(yang)測定(ding)彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)角。也可將試(shi)樣(yang)彎(wan)(wan)(wan)至規定(ding)彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)角度(du)后檢查有無裂紋，以評(ping)定(ding)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)區(qu)域的(de)(de)塑(su)(su)性。
③. 沖擊試驗
用于測定(ding)(ding)焊接(jie)接(jie)頭的沖擊(ji)韌(ren)度和(he)缺(que)(que)(que)(que)口(kou)敏感性，是評定(ding)(ding)材(cai)料斷(duan)裂韌(ren)度和(he)冷作時效敏感性的指標之一。沖擊(ji)試(shi)驗的試(shi)樣分為U形(xing)(xing)(xing)缺(que)(que)(que)(que)口(kou)和(he)V形(xing)(xing)(xing)缺(que)(que)(que)(que)口(kou)兩種，在(zai)同種材(cai)料和(he)試(shi)驗條件下(xia)，V形(xing)(xing)(xing)缺(que)(que)(que)(que)口(kou)試(shi)樣的沖擊(ji)吸收(shou)功(gong)(gong)（Akv）比U形(xing)(xing)(xing)缺(que)(que)(que)(que)口(kou)試(shi)樣的沖擊(ji)吸收(shou)功(gong)(gong)（Aku）低。不(bu)同缺(que)(que)(que)(que)口(kou)型式(shi)試(shi)樣的沖擊(ji)韌(ren)度值(zhi)或(huo)沖擊(ji)吸收(shou)功(gong)(gong)不(bu)能相互換算。焊接(jie)中(zhong)常用V形(xing)(xing)(xing)缺(que)(que)(que)(que)口(kou)沖擊(ji)試(shi)驗。
二、拉伸試驗
拉(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)是指在承受軸向拉(la)(la)伸(shen)(shen)載荷下(xia)測定(ding)(ding)材料特性的(de)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法(fa)(fa)。利用(yong)拉(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)得到的(de)數據(ju)可(ke)以確定(ding)(ding)材料的(de)彈性極(ji)限、伸(shen)(shen)長(chang)率(lv)、彈性模量(liang)、比例極(ji)限、面(mian)積縮減量(liang)、拉(la)(la)伸(shen)(shen)強(qiang)度、屈服點(dian)、屈服強(qiang)度和其他拉(la)(la)伸(shen)(shen)性能指標(biao)(biao)。從高(gao)溫下(xia)進行的(de)拉(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)可(ke)以得到蠕變數據(ju)。金屬拉(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)的(de)步驟可(ke)參(can)見ASTME-8標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)。塑料拉(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)的(de)方法(fa)(fa)參(can)見ASTM D-638標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)、D-2289標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)（高(gao)應變率(lv)）和D-882標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)（薄片材）。ASTM D-2343標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)規定(ding)(ding)了(le)適用(yong)于玻璃纖維的(de)拉(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法(fa)(fa)；ASTMD-897標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)中規定(ding)(ding)了(le)適用(yong)于黏(nian)結劑的(de)拉(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法(fa)(fa)；ASTMD-412標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)中規定(ding)(ding)了(le)硬橡膠(jiao)的(de)拉(la)(la)伸(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法(fa)(fa)。
三(san)、金屬彎(wan)曲試(shi)驗(yan)
測定材(cai)料承受彎(wan)曲載(zai)荷時的(de)(de)(de)力學特性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)，是材(cai)料機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)(de)(de)基本(ben)方法(fa)之(zhi)一(yi)(yi)。彎(wan)曲試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)主要用于(yu)(yu)測定脆性(xing)(xing)(xing)和(he)低塑性(xing)(xing)(xing)材(cai)料（如鑄鐵(tie)、高(gao)碳鋼、工具(ju)鋼等）的(de)(de)(de)抗彎(wan)強度(du)并能(neng)反(fan)映塑性(xing)(xing)(xing)指(zhi)標(biao)的(de)(de)(de)撓度(du)。彎(wan)曲試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)還(huan)可用來檢查材(cai)料的(de)(de)(de)表(biao)面質量。彎(wan)曲試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)在萬能(neng)材(cai)料機上進行(xing)，有(you)(you)三(san)點(dian)彎(wan)曲和(he)四點(dian)彎(wan)曲兩種加(jia)載(zai)荷方式。試(shi)(shi)(shi)樣的(de)(de)(de)截面有(you)(you)圓形和(he)矩形，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)時的(de)(de)(de)跨(kua)距一(yi)(yi)般為(wei)(wei)直(zhi)徑的(de)(de)(de)10倍。對(dui)于(yu)(yu)脆性(xing)(xing)(xing)材(cai)料彎(wan)曲試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)一(yi)(yi)般只產生少(shao)量的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)(xing)變形即可破壞，而(er)對(dui)于(yu)(yu)塑性(xing)(xing)(xing)材(cai)料則不能(neng)測出彎(wan)曲斷裂強度(du)，但可檢驗(yan)(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)。塑性(xing)(xing)(xing)材(cai)料的(de)(de)(de)彎(wan)曲試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)稱為(wei)(wei)冷彎(wan)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)。試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)時將試(shi)(shi)(shi)樣加(jia)載(zai)，使其彎(wan)曲到一(yi)(yi)定程度(du)，觀察(cha)試(shi)(shi)(shi)樣表(biao)面有(you)(you)無(wu)裂縫。
用規(gui)定尺寸彎心將試樣(yang)彎曲至(zhi)規(gui)定程度，檢驗金屬(shu)承受(shou)彎曲塑性變(bian)形的能(neng)力并顯示(shi)其缺陷的試驗。
1. 冷彎試驗
用(yong)來檢驗金(jin)屬材料冷彎性(xing)能(neng)的(de)(de)一種方法，即(ji)將(jiang)材料試樣圍繞具有一定直徑(jing)的(de)(de)彎心彎到(dao)一定的(de)(de)角(jiao)度(du)或不帶彎心彎到(dao)兩(liang)面(mian)接觸(chu).（即(ji)彎曲(qu)(qu)180°，彎心直徑(jing)d為0）后檢查彎曲(qu)(qu)處附近的(de)(de)塑性(xing)變形情況，看是否有裂紋(wen)等(deng)缺陷存在，以判定材料是否合格，彎心直徑(jing)d可等(deng)于(yu)試樣厚度(du)d的(de)(de)一半、相等(deng)，2倍、3倍等(deng)。彎曲(qu)(qu)角(jiao)度(du)可為90°、120°、180°。
2. 金屬(shu)反復彎曲試驗(yan)
將試樣一端夾緊，在規定半徑的圓柱形表面上進行90°的重復反(fan)向彎曲，檢驗(yan)金(jin)屬(shu)（及覆蓋(gai)層）的耐反(fan)復彎曲能力并顯示(shi)其缺陷的試驗(yan)。
四、杯突試驗
杯(bei)突(tu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)是(shi)金屬材料深沖性(xing)(xing)能的(de)一種試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)方法，用來衡量檢驗(yan)(yan)(yan)(yan)金屬材料的(de)沖壓性(xing)(xing)能。又(you)稱埃里克森試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)（Erichsen Test）或(huo)埃氏杯(bei)突(tu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)，是(shi)薄板成形性(xing)(xing)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)中最(zui)(zui)古老、最(zui)(zui)普及的(de)一種。
按照(zhao)國家標準，試(shi)(shi)驗(yan)(yan)采用端部為球形的沖(chong)(chong)頭，將夾(jia)緊的試(shi)(shi)樣(yang)壓(ya)(ya)入壓(ya)(ya)模(mo)內，直至出現(xian)穿(chuan)透(tou)裂(lie)縫為止，所測量的杯突深度(du)即為試(shi)(shi)驗(yan)(yan)結果(guo)。這種試(shi)(shi)驗(yan)(yan)通常是在(zai)杯突試(shi)(shi)驗(yan)(yan)機上進行。試(shi)(shi)樣(yang)在(zai)做過(guo)杯突試(shi)(shi)驗(yan)(yan)后就像只沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)成的杯子(zi)（不過(guo)是只破裂(lie)的杯子(zi)）。鋼(gang)板(ban)深沖(chong)(chong)性能不好的話(hua)，沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)件在(zai)制(zhi)作(zuo)過(guo)程中(zhong)就很容(rong)易開(kai)裂(lie)。
試(shi)(shi)(shi)驗(yan)時，用(yong)球(qiu)(qiu)頭凸(tu)模(mo)(mo)(mo)把周(zhou)邊(bian)(bian)被凹(ao)模(mo)(mo)(mo)與(yu)壓(ya)邊(bian)(bian)圈(quan)壓(ya)住的(de)(de)金屬薄板(ban)(ban)頂(ding)入凹(ao)模(mo)(mo)(mo)，形成(cheng)半(ban)球(qiu)(qiu)鼓包(bao)直至(zhi)鼓包(bao)頂(ding)部出現裂紋(wen)(wen)為止(zhi)。如(ru)圖5-14所示，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)用(yong)的(de)(de)硬(ying)鋼球(qiu)(qiu)或半(ban)球(qiu)(qiu)凸(tu)模(mo)(mo)(mo)1，將金屬板(ban)(ban)料(liao)4壓(ya)入內徑27mm、圓角半(ban)徑0.75mm的(de)(de)凹(ao)模(mo)(mo)(mo)2中，板(ban)(ban)料(liao)邊(bian)(bian)緣(yuan)在(zai)凹(ao)模(mo)(mo)(mo)2和壓(ya)邊(bian)(bian)圈(quan)3之(zhi)間壓(ya)緊。為防止(zhi)邊(bian)(bian)緣(yuan)金屬向凹(ao)模(mo)(mo)(mo)內流(liu)動(dong)，板(ban)(ban)料(liao)尺寸應足夠大(da)。試(shi)(shi)(shi)驗(yan)時，金屬板(ban)(ban)料(liao)被凸(tu)模(mo)(mo)(mo)頂(ding)成(cheng)半(ban)球(qiu)(qiu)鼓包(bao)。取鼓包(bao)頂(ding)部產生頸縮或有(you)裂紋(wen)(wen)出現時的(de)(de)凸(tu)模(mo)(mo)(mo)壓(ya)入深(shen)(shen)度作(zuo)為試(shi)(shi)(shi)驗(yan)指(zhi)標(biao)，稱為杯突值或I值，單(dan)位為mm。決定(ding)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)指(zhi)標(biao)的(de)(de)依據是最(zui)(zui)大(da)載荷(he)。當不能確定(ding)最(zui)(zui)大(da)載荷(he)時，可(ke)以采用(yong)可(ke)見（透(tou)光）裂紋(wen)(wen)發生時凸(tu)模(mo)(mo)(mo)壓(ya)入深(shen)(shen)度作(zuo)為指(zhi)標(biao)。但(dan)用(yong)可(ke)見裂紋(wen)(wen)法(fa)測定(ding)的(de)(de)數值比最(zui)(zui)大(da)載荷(he)法(fa)測定(ding)的(de)(de)數值要大(da)0.3~0.5mm。
其(qi)過(guo)程(cheng)是，用規定的(de)鋼球或球形沖頭(tou)頂壓在壓模內的(de)試樣，直至試樣產生第一(yi)個裂紋為(wei)(wei)(wei)止，此(ci)時的(de)頂壓深(shen)度(du)，即為(wei)(wei)(wei)杯突深(shen)度(du)。其(qi)深(shen)度(du)小(xiao)于規定值者為(wei)(wei)(wei)合格。
用(yong)球形沖頭將夾緊的(de)(de)金屬板或帶狀(zhuang)試樣壓入規(gui)定(ding)尺寸的(de)(de)沖模中(zhong)直至出現穿透裂(lie)縫(feng)，測量杯突(tu)深度值的(de)(de)試驗。圖5-14為杯突(tu)試驗示意圖。
壓(ya)(ya)邊力：杯突試驗(yan)中(zhong)壓(ya)(ya)緊(jin)裝(zhuang)置作用于試樣上的(de)垂(chui)直壓(ya)(ya)力。
杯突值(zhi)：杯突試(shi)驗(yan)中裂縫開始穿透試(shi)驗(yan)厚度(du)（透光）時(shi)沖頭的壓入深度(du)。
