一般來說，制定金屬材(cai)料(liao)工(gong)藝的目(mu)的，在于(yu)以最經濟的生產工(gong)藝，加工(gong)出(chu)滿足(zu)要求(qiu)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、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(shi)體不銹鋼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(yi)、工(gong)藝(yi)性能試驗方法
對不(bu)銹鋼的(de)加工(gong)工(gong)藝進行評價的(de)主要有(you)以下試(shi)驗方法：
①. 拉伸(shen)試驗，用于評價材料塑性(xing)(xing)、韌(ren)性(xing)(xing)，可(ke)以確定其(qi)塑性(xing)(xing)成形性(xing)(xing)能；
②. 彎曲試驗，是檢驗金屬（及覆蓋層(ceng)）的耐反復彎曲能(neng)力并顯(xian)示(shi)其缺陷的試驗；
③. 杯突試驗(yan)，是檢驗(yan)金屬材料(liao)沖壓(ya)性能的一種(zhong)方法；
④. 沖(chong)(chong)擊(ji)試(shi)驗，是檢驗金屬材料沖(chong)(chong)擊(ji)韌性的一(yi)種方法。
以焊(han)接為例(li)說明(ming)金屬材料對焊(han)接加(jia)工的適應(ying)性，它(ta)包括(kuo)下面兩個方面。
1. 對工藝焊接性方面的分析
焊(han)(han)接(jie)(jie)工藝評定(ding)(ding)，主要考察(cha)金(jin)屬材料(liao)在一(yi)定(ding)(ding)工藝條(tiao)件下（主要指用(yong)某種焊(han)(han)接(jie)(jie)方法）焊(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)產生焊(han)(han)接(jie)(jie)缺陷(xian)（問(wen)題）的(de)(de)傾向性和嚴重(zhong)(zhong)性。在各種焊(han)(han)接(jie)(jie)工藝缺陷(xian)中裂(lie)紋的(de)(de)危害性最大(da)，產生的(de)(de)原(yuan)因多(duo)而復雜(za)，故(gu)分(fen)析的(de)(de)重(zhong)(zhong)點放在金(jin)屬材料(liao)的(de)(de)抗(kang)裂(lie)性能上(shang)。
2. 對使用焊接性(xing)方面(mian)的分析
焊(han)接(jie)(jie)工藝(yi)評定，主要(yao)考察金屬(shu)材(cai)料在給定的焊(han)接(jie)(jie)工藝(yi)條(tiao)件(jian)下，焊(han)成的接(jie)(jie)頭或(huo)整個焊(han)接(jie)(jie)結構是(shi)否滿足(zu)使(shi)用(yong)(yong)性(xing)(xing)(xing)(xing)能的要(yao)求，如強度(du)、塑性(xing)(xing)(xing)(xing)、韌度(du)、疲勞、蠕變、耐蝕或(huo)耐磨等性(xing)(xing)(xing)(xing)能。若按等性(xing)(xing)(xing)(xing)能原則(ze)設計焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭，則(ze)以母材(cai)的性(xing)(xing)(xing)(xing)能為依據，分別考察焊(han)縫(feng)金屬(shu)和焊(han)接(jie)(jie)熱影響區在焊(han)接(jie)(jie)熱作用(yong)(yong)下可能引(yin)起哪(na)些不利(li)于使(shi)用(yong)(yong)性(xing)(xing)(xing)(xing)能的變化。
已經建(jian)立(li)焊接連續(xu)冷卻組織轉變圖(tu)（即(ji)CCT圖(tu)）的金屬(shu)材料，可(ke)以(yi)利用(yong)該圖(tu)來預測或判斷焊縫和(he)熱影響區的組織和(he)性能的變化。
焊接(jie)接(jie)頭力學(xue)性能工藝試(shi)(shi)(shi)驗(yan)一般選用拉伸試(shi)(shi)(shi)驗(yan)、彎曲(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)、沖擊韌(ren)性試(shi)(shi)(shi)驗(yan)和硬度試(shi)(shi)(shi)驗(yan)等。
①. 拉(la)伸試驗
主要目的(de)是(shi)測定焊縫或(huo)焊接接頭的(de)強(qiang)度(du)(du)（抗拉(la)強(qiang)度(du)(du)、屈服點）和塑性(xing)（伸長(chang)率、斷面收縮率），并且可以發(fa)現(xian)斷口上的(de)某(mou)些缺陷，如夾雜物、未(wei)焊透或(huo)白點等。
②. 焊接接頭彎曲試(shi)驗
彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)驗(yan)的(de)試(shi)樣分(fen)為平板(ban)和(he)(he)管子兩種(zhong)，試(shi)驗(yan)方(fang)法分(fen)為焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)及壓(ya)扁試(shi)驗(yan)。焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)驗(yan)目的(de)是評定焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)塑性(xing)和(he)(he)致密性(xing)，同時可反(fan)映(ying)出(chu)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)各區(qu)域(yu)(yu)的(de)塑性(xing)差別、暴(bao)露焊(han)接(jie)(jie)(jie)缺陷和(he)(he)考核熔合區(qu)的(de)質(zhi)量(liang)。彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)驗(yan)分(fen)面彎(wan)(wan)、背彎(wan)(wan)和(he)(he)側彎(wan)(wan)三種(zhong)。彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)試(shi)驗(yan)時彎(wan)(wan)軸直徑(jing)d應根(gen)據(ju)技術條件規定，試(shi)樣彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)部位出(chu)現裂(lie)紋(wen)時立即卸(xie)載取下試(shi)樣測定彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)角。也可將試(shi)樣彎(wan)(wan)至規定彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)角度(du)后檢查有無裂(lie)紋(wen)，以評定接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)區(qu)域(yu)(yu)的(de)塑性(xing)。
③. 沖擊試驗
用(yong)于測(ce)定焊接接頭的(de)沖(chong)擊(ji)韌度(du)(du)和(he)(he)(he)缺(que)(que)口(kou)敏感性，是評定材(cai)料斷裂韌度(du)(du)和(he)(he)(he)冷(leng)作時效敏感性的(de)指標(biao)之一。沖(chong)擊(ji)試(shi)(shi)(shi)驗的(de)試(shi)(shi)(shi)樣分(fen)為(wei)U形(xing)(xing)缺(que)(que)口(kou)和(he)(he)(he)V形(xing)(xing)缺(que)(que)口(kou)兩種，在同種材(cai)料和(he)(he)(he)試(shi)(shi)(shi)驗條件下(xia)，V形(xing)(xing)缺(que)(que)口(kou)試(shi)(shi)(shi)樣的(de)沖(chong)擊(ji)吸(xi)收功（Akv）比U形(xing)(xing)缺(que)(que)口(kou)試(shi)(shi)(shi)樣的(de)沖(chong)擊(ji)吸(xi)收功（Aku）低。不同缺(que)(que)口(kou)型式(shi)試(shi)(shi)(shi)樣的(de)沖(chong)擊(ji)韌度(du)(du)值(zhi)或沖(chong)擊(ji)吸(xi)收功不能相互換算。焊接中(zhong)常(chang)用(yong)V形(xing)(xing)缺(que)(que)口(kou)沖(chong)擊(ji)試(shi)(shi)(shi)驗。
二、拉伸試驗(yan)
拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)驗(yan)(yan)是指在承受軸(zhou)向拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)載(zai)荷下測定(ding)材料特性(xing)的(de)試(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)。利用(yong)拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)驗(yan)(yan)得到(dao)(dao)的(de)數據可以(yi)確定(ding)材料的(de)彈性(xing)極限、伸(shen)(shen)(shen)(shen)長(chang)率、彈性(xing)模量(liang)、比例極限、面(mian)積(ji)縮減量(liang)、拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)強度、屈服點、屈服強度和其(qi)他拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)性(xing)能指標(biao)。從高溫(wen)下進行的(de)拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)驗(yan)(yan)可以(yi)得到(dao)(dao)蠕變(bian)數據。金屬(shu)拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)驗(yan)(yan)的(de)步驟(zou)可參見(jian)ASTME-8標(biao)準。塑料拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)驗(yan)(yan)的(de)方(fang)法(fa)(fa)(fa)參見(jian)ASTM D-638標(biao)準、D-2289標(biao)準（高應變(bian)率）和D-882標(biao)準（薄片材）。ASTM D-2343標(biao)準規定(ding)了適用(yong)于(yu)玻璃(li)纖維的(de)拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)；ASTMD-897標(biao)準中規定(ding)了適用(yong)于(yu)黏結劑的(de)拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)；ASTMD-412標(biao)準中規定(ding)了硬橡膠的(de)拉(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)(fa)。
三、金屬彎曲試驗
測(ce)定材(cai)料(liao)(liao)承受彎曲(qu)(qu)(qu)載(zai)(zai)(zai)荷時(shi)的(de)(de)力學特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)，是材(cai)料(liao)(liao)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能試(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)基本方法(fa)之(zhi)一(yi)。彎曲(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)主要(yao)用(yong)于(yu)(yu)測(ce)定脆性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和低塑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)（如鑄鐵、高碳鋼(gang)、工具鋼(gang)等）的(de)(de)抗彎強度(du)并能反(fan)映(ying)塑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)指標的(de)(de)撓度(du)。彎曲(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)還可用(yong)來(lai)檢查材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)表(biao)面質量(liang)。彎曲(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)在萬能材(cai)料(liao)(liao)機上進(jin)行，有(you)三點(dian)彎曲(qu)(qu)(qu)和四點(dian)彎曲(qu)(qu)(qu)兩種加載(zai)(zai)(zai)荷方式。試(shi)(shi)(shi)樣的(de)(de)截面有(you)圓(yuan)形和矩形，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)時(shi)的(de)(de)跨距一(yi)般為(wei)直徑的(de)(de)10倍。對于(yu)(yu)脆性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)彎曲(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)一(yi)般只(zhi)產生少量(liang)的(de)(de)塑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)變形即可破壞，而對于(yu)(yu)塑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)則不能測(ce)出彎曲(qu)(qu)(qu)斷(duan)裂(lie)強度(du)，但可檢驗(yan)其延展(zhan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和均勻性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)展(zhan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和均勻性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。塑性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)彎曲(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)稱為(wei)冷(leng)彎試(shi)(shi)(shi)驗(yan)。試(shi)(shi)(shi)驗(yan)時(shi)將試(shi)(shi)(shi)樣加載(zai)(zai)(zai)，使其彎曲(qu)(qu)(qu)到一(yi)定程度(du)，觀察試(shi)(shi)(shi)樣表(biao)面有(you)無(wu)裂(lie)縫。
用規(gui)定尺寸彎(wan)心將(jiang)試(shi)樣彎(wan)曲至規(gui)定程度，檢驗金(jin)屬承受彎(wan)曲塑(su)性變形的能(neng)力并顯示其缺陷的試(shi)驗。
1. 冷(leng)彎試驗
用來檢驗金屬材料(liao)冷(leng)彎(wan)(wan)(wan)(wan)性能的(de)一(yi)種(zhong)方法，即將(jiang)材料(liao)試樣(yang)圍繞具(ju)有一(yi)定(ding)直徑(jing)的(de)彎(wan)(wan)(wan)(wan)心(xin)彎(wan)(wan)(wan)(wan)到(dao)一(yi)定(ding)的(de)角度(du)或不帶彎(wan)(wan)(wan)(wan)心(xin)彎(wan)(wan)(wan)(wan)到(dao)兩面接觸.（即彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲180°，彎(wan)(wan)(wan)(wan)心(xin)直徑(jing)d為(wei)0）后(hou)檢查彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲處附近的(de)塑性變形情(qing)況，看是(shi)否(fou)有裂紋(wen)等(deng)缺陷存在，以(yi)判定(ding)材料(liao)是(shi)否(fou)合格，彎(wan)(wan)(wan)(wan)心(xin)直徑(jing)d可等(deng)于試樣(yang)厚度(du)d的(de)一(yi)半、相(xiang)等(deng)，2倍、3倍等(deng)。彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲角度(du)可為(wei)90°、120°、180°。
2. 金屬反復彎曲試驗
將試(shi)樣一端夾緊(jin)，在規定半徑的(de)圓柱形(xing)表面上進行90°的(de)重復(fu)反向彎曲，檢(jian)驗金屬（及覆蓋層）的(de)耐(nai)反復(fu)彎曲能(neng)力并(bing)顯示其缺陷的(de)試(shi)驗。
四、杯(bei)突試(shi)驗(yan)
杯(bei)突試驗(yan)是金屬材(cai)料深沖(chong)(chong)性(xing)能(neng)的一種試驗(yan)方法，用(yong)來衡量檢驗(yan)金屬材(cai)料的沖(chong)(chong)壓性(xing)能(neng)。又稱埃里克森試驗(yan)（Erichsen Test）或(huo)埃氏杯(bei)突試驗(yan)，是薄板成形(xing)性(xing)試驗(yan)中(zhong)最(zui)古老、最(zui)普及的一種。
按照國家標(biao)準，試(shi)驗(yan)采用端部為(wei)球形的(de)沖(chong)頭，將夾(jia)緊的(de)試(shi)樣壓(ya)入壓(ya)模(mo)內，直至出現穿透(tou)裂縫為(wei)止，所測量(liang)的(de)杯突深度即為(wei)試(shi)驗(yan)結果(guo)。這種試(shi)驗(yan)通(tong)常是在杯突試(shi)驗(yan)機(ji)上進行。試(shi)樣在做過(guo)杯突試(shi)驗(yan)后就像只沖(chong)壓(ya)成(cheng)的(de)杯子（不(bu)(bu)過(guo)是只破裂的(de)杯子）。鋼(gang)板深沖(chong)性能不(bu)(bu)好的(de)話，沖(chong)壓(ya)件在制作過(guo)程中就很容易開裂。
試(shi)驗時(shi)，用(yong)(yong)球頭凸(tu)模(mo)把周(zhou)邊被(bei)凹(ao)(ao)模(mo)與壓(ya)邊圈(quan)壓(ya)住的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬薄板(ban)頂入(ru)(ru)(ru)凹(ao)(ao)模(mo)，形成半(ban)球鼓(gu)包(bao)(bao)直至鼓(gu)包(bao)(bao)頂部(bu)(bu)出現裂紋為止。如(ru)圖5-14所(suo)示，試(shi)驗用(yong)(yong)的(de)(de)(de)硬鋼球或半(ban)球凸(tu)模(mo)1，將(jiang)金(jin)(jin)屬板(ban)料(liao)4壓(ya)入(ru)(ru)(ru)內(nei)徑27mm、圓(yuan)角半(ban)徑0.75mm的(de)(de)(de)凹(ao)(ao)模(mo)2中(zhong)，板(ban)料(liao)邊緣在凹(ao)(ao)模(mo)2和(he)壓(ya)邊圈(quan)3之間壓(ya)緊(jin)。為防止邊緣金(jin)(jin)屬向凹(ao)(ao)模(mo)內(nei)流動(dong)，板(ban)料(liao)尺(chi)寸應足夠大。試(shi)驗時(shi)，金(jin)(jin)屬板(ban)料(liao)被(bei)凸(tu)模(mo)頂成半(ban)球鼓(gu)包(bao)(bao)。取鼓(gu)包(bao)(bao)頂部(bu)(bu)產生(sheng)頸(jing)縮或有裂紋出現時(shi)的(de)(de)(de)凸(tu)模(mo)壓(ya)入(ru)(ru)(ru)深度作為試(shi)驗指標(biao)，稱為杯(bei)突值或I值，單位(wei)為mm。決定(ding)試(shi)驗指標(biao)的(de)(de)(de)依據(ju)是最(zui)大載荷(he)。當不(bu)能確定(ding)最(zui)大載荷(he)時(shi)，可以采(cai)用(yong)(yong)可見(jian)（透光）裂紋發(fa)生(sheng)時(shi)凸(tu)模(mo)壓(ya)入(ru)(ru)(ru)深度作為指標(biao)。但用(yong)(yong)可見(jian)裂紋法(fa)(fa)測定(ding)的(de)(de)(de)數(shu)值比最(zui)大載荷(he)法(fa)(fa)測定(ding)的(de)(de)(de)數(shu)值要(yao)大0.3~0.5mm。
其(qi)過程(cheng)是，用規定的(de)鋼(gang)球或球形沖頭頂壓(ya)在壓(ya)模內的(de)試(shi)樣，直至試(shi)樣產生第一個裂(lie)紋為止(zhi)，此時(shi)的(de)頂壓(ya)深度，即為杯突深度。其(qi)深度小于規定值者為合格。
用球形沖(chong)(chong)頭將夾緊的(de)金(jin)屬板或帶狀試樣壓入規定尺寸的(de)沖(chong)(chong)模中直(zhi)至出現穿透裂縫，測(ce)量杯(bei)突(tu)深度(du)值的(de)試驗。圖5-14為杯(bei)突(tu)試驗示(shi)意(yi)圖。
壓邊力：杯突(tu)試(shi)驗中壓緊裝置(zhi)作用于試(shi)樣上(shang)的垂直壓力。
杯突值：杯突試(shi)驗(yan)中裂(lie)縫開(kai)始穿透試(shi)驗(yan)厚度(du)（透光(guang)）時沖(chong)頭的壓(ya)入深度(du)。
