一般來說(shuo)，制定金屬材料工(gong)藝(yi)的(de)目的(de)，在于以最(zui)經濟的(de)生產(chan)工(gong)藝(yi)，加(jia)工(gong)出滿(man)足要求的(de)產(chan)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。
不銹(xiu)鋼的各種工藝性能會因鋼種的不同而不同，如奧(ao)氏體不(bu)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、工藝性能試驗方法
對不銹鋼(gang)的加工工藝(yi)進行評價的主要(yao)有以下(xia)試驗方法：
①. 拉伸試(shi)驗，用(yong)于(yu)評價材料(liao)塑(su)性(xing)、韌性(xing)，可以(yi)確定其塑(su)性(xing)成(cheng)形性(xing)能；
②. 彎曲試(shi)驗(yan)，是檢驗(yan)金屬（及覆蓋層）的(de)耐(nai)反復彎曲能(neng)力并(bing)顯示其缺陷的(de)試(shi)驗(yan)；
③. 杯突試驗，是檢驗金屬材料沖壓性能的一(yi)種方(fang)法；
④. 沖擊(ji)試驗，是(shi)檢驗金屬材料沖擊(ji)韌性的一種方法。
以焊接(jie)(jie)為例(li)說明金(jin)屬材料對焊接(jie)(jie)加工的適(shi)應性，它包括(kuo)下面(mian)兩(liang)個方面(mian)。
1. 對工藝焊接性方面的分析
焊(han)接工藝(yi)評定，主要考察金(jin)屬材料在(zai)一定工藝(yi)條件(jian)下（主要指用某(mou)種焊(han)接方法(fa)）焊(han)接時產(chan)生焊(han)接缺陷(xian)（問題）的(de)傾向性和嚴(yan)重(zhong)(zhong)性。在(zai)各種焊(han)接工藝(yi)缺陷(xian)中裂紋的(de)危(wei)害(hai)性最大，產(chan)生的(de)原因多而復雜，故分析(xi)的(de)重(zhong)(zhong)點放在(zai)金(jin)屬材料的(de)抗裂性能上。
2. 對(dui)使用焊接(jie)性方面(mian)的分析
焊(han)接(jie)工藝(yi)(yi)評定，主要(yao)考(kao)察金屬材料在給定的焊(han)接(jie)工藝(yi)(yi)條(tiao)件下，焊(han)成的接(jie)頭(tou)或(huo)整個焊(han)接(jie)結構是否滿足(zu)使用性(xing)(xing)能(neng)的要(yao)求，如強度、塑性(xing)(xing)、韌(ren)度、疲勞、蠕變(bian)、耐蝕(shi)或(huo)耐磨(mo)等性(xing)(xing)能(neng)。若按等性(xing)(xing)能(neng)原則(ze)設計焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)，則(ze)以(yi)母材的性(xing)(xing)能(neng)為依據，分別考(kao)察焊(han)縫金屬和焊(han)接(jie)熱影響區(qu)在焊(han)接(jie)熱作用下可能(neng)引起(qi)哪些不利(li)于使用性(xing)(xing)能(neng)的變(bian)化(hua)。
已經(jing)建立(li)焊(han)接(jie)連續冷(leng)卻組織轉變(bian)圖（即CCT圖）的金屬材料，可以利用該圖來預測或判斷焊(han)縫和(he)(he)熱(re)影響區(qu)的組織和(he)(he)性能的變(bian)化。
焊接(jie)接(jie)頭力(li)學性(xing)能工藝(yi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)一般選用拉伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)、彎曲試(shi)(shi)驗(yan)(yan)、沖擊韌性(xing)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)和(he)硬度試(shi)(shi)驗(yan)(yan)等。
①. 拉伸(shen)試驗
主(zhu)要目的(de)是測定焊(han)(han)縫(feng)或焊(han)(han)接接頭的(de)強(qiang)度（抗(kang)拉強(qiang)度、屈服點）和塑(su)性(xing)（伸長率(lv)、斷面收縮率(lv)），并(bing)且可(ke)以(yi)發現斷口上的(de)某些缺陷，如夾雜物、未焊(han)(han)透或白點等。
②. 焊接接頭(tou)彎曲試驗(yan)
彎(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣分為平板和管(guan)子兩種，試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)分為焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)彎(wan)曲(qu)及壓扁試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)。焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)彎(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)目的(de)是評(ping)(ping)定(ding)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)塑性和致密性，同(tong)時可(ke)反映出(chu)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)各區域的(de)塑性差別、暴露焊(han)(han)接(jie)(jie)缺陷和考核熔合區的(de)質量。彎(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)分面彎(wan)、背彎(wan)和側(ce)彎(wan)三種。彎(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)時彎(wan)軸(zhou)直徑d應根據(ju)技術條(tiao)件規定(ding)，試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣彎(wan)曲(qu)部位出(chu)現(xian)裂(lie)紋時立即卸載(zai)取下(xia)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣測定(ding)彎(wan)曲(qu)角。也可(ke)將試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣彎(wan)至規定(ding)彎(wan)曲(qu)角度后檢查有無裂(lie)紋，以評(ping)(ping)定(ding)接(jie)(jie)頭(tou)區域的(de)塑性。
③. 沖擊試驗
用于測定焊接接頭的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)韌度(du)和(he)缺(que)(que)口(kou)(kou)敏感性，是評定材料(liao)斷(duan)裂韌度(du)和(he)冷作時(shi)效(xiao)敏感性的(de)(de)指標之一。沖(chong)(chong)擊(ji)試(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)試(shi)(shi)樣(yang)分為U形缺(que)(que)口(kou)(kou)和(he)V形缺(que)(que)口(kou)(kou)兩種，在同種材料(liao)和(he)試(shi)(shi)驗(yan)條(tiao)件下，V形缺(que)(que)口(kou)(kou)試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)收(shou)功(gong)（Akv）比U形缺(que)(que)口(kou)(kou)試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)收(shou)功(gong)（Aku）低。不(bu)同缺(que)(que)口(kou)(kou)型式試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)韌度(du)值或沖(chong)(chong)擊(ji)吸(xi)收(shou)功(gong)不(bu)能相互換算(suan)。焊接中(zhong)常用V形缺(que)(que)口(kou)(kou)沖(chong)(chong)擊(ji)試(shi)(shi)驗(yan)。
二(er)、拉(la)伸試驗
拉(la)伸(shen)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)是指在(zai)承受軸向(xiang)拉(la)伸(shen)載荷下測定(ding)材(cai)料(liao)(liao)特性(xing)的(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)。利用(yong)拉(la)伸(shen)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)得到的(de)數據可以確(que)定(ding)材(cai)料(liao)(liao)的(de)彈性(xing)極(ji)限、伸(shen)長率、彈性(xing)模量(liang)、比例極(ji)限、面積縮減量(liang)、拉(la)伸(shen)強(qiang)度、屈服點(dian)、屈服強(qiang)度和(he)其(qi)他拉(la)伸(shen)性(xing)能指標(biao)(biao)。從高(gao)溫下進行的(de)拉(la)伸(shen)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)可以得到蠕變(bian)數據。金屬拉(la)伸(shen)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)步驟可參見ASTME-8標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)。塑(su)料(liao)(liao)拉(la)伸(shen)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)方(fang)法(fa)參見ASTM D-638標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)、D-2289標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)（高(gao)應變(bian)率）和(he)D-882標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)（薄片(pian)材(cai)）。ASTM D-2343標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)規(gui)定(ding)了(le)適(shi)用(yong)于玻璃纖維的(de)拉(la)伸(shen)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)；ASTMD-897標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)中(zhong)規(gui)定(ding)了(le)適(shi)用(yong)于黏結劑的(de)拉(la)伸(shen)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)；ASTMD-412標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)中(zhong)規(gui)定(ding)了(le)硬橡膠的(de)拉(la)伸(shen)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)。
三、金(jin)屬(shu)彎曲試(shi)驗
測定材料(liao)(liao)承受(shou)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)載(zai)荷(he)時的(de)力(li)學特性(xing)(xing)(xing)的(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)，是材料(liao)(liao)機(ji)(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)基本方法之一。彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)主要用于(yu)測定脆(cui)性(xing)(xing)(xing)和低塑(su)性(xing)(xing)(xing)材料(liao)(liao)（如(ru)鑄鐵、高碳鋼(gang)、工具鋼(gang)等）的(de)抗彎(wan)(wan)強度(du)并能反映(ying)塑(su)性(xing)(xing)(xing)指標(biao)的(de)撓度(du)。彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)還可用來檢查材料(liao)(liao)的(de)表(biao)面質量。彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)在萬能材料(liao)(liao)機(ji)(ji)上進(jin)行，有三點彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)和四(si)點彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)兩(liang)種加(jia)載(zai)荷(he)方式。試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)的(de)截面有圓形(xing)和矩形(xing)，試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)時的(de)跨距一般為直徑的(de)10倍。對于(yu)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)材料(liao)(liao)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)一般只(zhi)產生少量的(de)塑(su)性(xing)(xing)(xing)變形(xing)即可破壞，而對于(yu)塑(su)性(xing)(xing)(xing)材料(liao)(liao)則不(bu)能測出彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)斷裂強度(du)，但可檢驗(yan)其延展(zhan)性(xing)(xing)(xing)和均(jun)勻(yun)性(xing)(xing)(xing)展(zhan)性(xing)(xing)(xing)和均(jun)勻(yun)性(xing)(xing)(xing)。塑(su)性(xing)(xing)(xing)材料(liao)(liao)的(de)彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)稱為冷彎(wan)(wan)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)。試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)時將試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)加(jia)載(zai)，使其彎(wan)(wan)曲(qu)(qu)(qu)(qu)到一定程度(du)，觀察試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)表(biao)面有無(wu)裂縫。
用規(gui)定尺寸彎心將試樣彎曲至規(gui)定程度，檢驗(yan)金屬(shu)承受彎曲塑性變形的(de)能(neng)力(li)并顯示其缺陷的(de)試驗(yan)。
1. 冷彎試驗(yan)
用來檢(jian)驗金屬(shu)材料(liao)冷彎(wan)(wan)性(xing)能的(de)一(yi)種方法，即(ji)將材料(liao)試樣(yang)圍(wei)繞具有一(yi)定直徑(jing)的(de)彎(wan)(wan)心彎(wan)(wan)到一(yi)定的(de)角度或不(bu)帶彎(wan)(wan)心彎(wan)(wan)到兩面接觸.（即(ji)彎(wan)(wan)曲(qu)180°，彎(wan)(wan)心直徑(jing)d為0）后(hou)檢(jian)查彎(wan)(wan)曲(qu)處附近的(de)塑性(xing)變形情況，看是否(fou)有裂紋等(deng)缺陷(xian)存在，以判定材料(liao)是否(fou)合格，彎(wan)(wan)心直徑(jing)d可等(deng)于試樣(yang)厚度d的(de)一(yi)半、相等(deng)，2倍、3倍等(deng)。彎(wan)(wan)曲(qu)角度可為90°、120°、180°。
2. 金(jin)屬反復彎曲試驗
將試(shi)樣一端夾(jia)緊，在(zai)規定半徑的(de)圓柱形表(biao)面上進(jin)行90°的(de)重復(fu)反向彎(wan)曲，檢驗(yan)金屬（及覆蓋層）的(de)耐反復(fu)彎(wan)曲能力并顯示其缺陷的(de)試(shi)驗(yan)。
四、杯(bei)突試驗(yan)
杯突試(shi)驗(yan)是金(jin)屬材(cai)料深(shen)沖性能的一種(zhong)試(shi)驗(yan)方法，用來衡量檢驗(yan)金(jin)屬材(cai)料的沖壓性能。又稱(cheng)埃(ai)(ai)里(li)克森試(shi)驗(yan)（Erichsen Test）或埃(ai)(ai)氏杯突試(shi)驗(yan)，是薄板成形性試(shi)驗(yan)中最(zui)古老、最(zui)普(pu)及的一種(zhong)。
按(an)照國(guo)家(jia)標準，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)采用端部為(wei)(wei)球(qiu)形(xing)的(de)(de)沖(chong)(chong)頭，將夾緊的(de)(de)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)壓(ya)(ya)入壓(ya)(ya)模(mo)內，直至出現(xian)穿透裂(lie)縫(feng)為(wei)(wei)止，所(suo)測量的(de)(de)杯(bei)(bei)突深(shen)度(du)即為(wei)(wei)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)結果。這種試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)通常是在(zai)(zai)杯(bei)(bei)突試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)機上進行。試(shi)(shi)(shi)樣(yang)在(zai)(zai)做過(guo)杯(bei)(bei)突試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)后就像只沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)成的(de)(de)杯(bei)(bei)子（不過(guo)是只破裂(lie)的(de)(de)杯(bei)(bei)子）。鋼板深(shen)沖(chong)(chong)性能不好(hao)的(de)(de)話，沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)件在(zai)(zai)制作(zuo)過(guo)程中就很容易開裂(lie)。
試(shi)驗(yan)時，用(yong)球(qiu)(qiu)頭凸模(mo)(mo)把(ba)周(zhou)邊(bian)被凹(ao)模(mo)(mo)與壓(ya)邊(bian)圈壓(ya)住的(de)金(jin)屬薄板頂入(ru)(ru)凹(ao)模(mo)(mo)，形(xing)成(cheng)半球(qiu)(qiu)鼓包(bao)(bao)直至鼓包(bao)(bao)頂部出現裂(lie)(lie)紋(wen)為(wei)(wei)(wei)止。如圖5-14所示，試(shi)驗(yan)用(yong)的(de)硬鋼球(qiu)(qiu)或(huo)(huo)半球(qiu)(qiu)凸模(mo)(mo)1，將金(jin)屬板料4壓(ya)入(ru)(ru)內徑27mm、圓角半徑0.75mm的(de)凹(ao)模(mo)(mo)2中，板料邊(bian)緣在凹(ao)模(mo)(mo)2和壓(ya)邊(bian)圈3之間壓(ya)緊。為(wei)(wei)(wei)防止邊(bian)緣金(jin)屬向凹(ao)模(mo)(mo)內流動，板料尺(chi)寸應足夠大。試(shi)驗(yan)時，金(jin)屬板料被凸模(mo)(mo)頂成(cheng)半球(qiu)(qiu)鼓包(bao)(bao)。取鼓包(bao)(bao)頂部產生頸縮或(huo)(huo)有裂(lie)(lie)紋(wen)出現時的(de)凸模(mo)(mo)壓(ya)入(ru)(ru)深(shen)度作為(wei)(wei)(wei)試(shi)驗(yan)指標(biao)，稱為(wei)(wei)(wei)杯突值或(huo)(huo)I值，單位(wei)為(wei)(wei)(wei)mm。決定(ding)試(shi)驗(yan)指標(biao)的(de)依據是最大載(zai)荷(he)。當不(bu)能確(que)定(ding)最大載(zai)荷(he)時，可以采用(yong)可見（透光(guang)）裂(lie)(lie)紋(wen)發生時凸模(mo)(mo)壓(ya)入(ru)(ru)深(shen)度作為(wei)(wei)(wei)指標(biao)。但用(yong)可見裂(lie)(lie)紋(wen)法(fa)測定(ding)的(de)數值比最大載(zai)荷(he)法(fa)測定(ding)的(de)數值要大0.3~0.5mm。
其過程是，用規定的鋼球或球形沖頭頂壓(ya)在壓(ya)模(mo)內的試樣，直至試樣產(chan)生第一個裂紋(wen)為止，此時(shi)的頂壓(ya)深(shen)度，即為杯突深(shen)度。其深(shen)度小于規定值者為合格。
用球形沖頭將夾緊(jin)的金屬板或帶狀試(shi)樣(yang)壓入規定尺寸的沖模中直至出現穿透(tou)裂(lie)縫，測量(liang)杯突深度值的試(shi)驗。圖5-14為杯突試(shi)驗示意圖。
壓邊力：杯(bei)突試驗(yan)中壓緊裝置作(zuo)用(yong)于試樣(yang)上的垂直壓力。
杯突(tu)值：杯突(tu)試(shi)驗中裂(lie)縫(feng)開始穿透試(shi)驗厚(hou)度（透光）時沖頭的壓(ya)入深度。
