一般(ban)來說(shuo)，制定金屬(shu)材料(liao)工藝的(de)目的(de)，在于以最經濟的(de)生產工藝，加工出滿足要求的(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(yan)方法(fa)
對不銹鋼的加工工藝進行評價的主要有以(yi)下試驗(yan)方法：
①. 拉伸(shen)試驗(yan)，用(yong)于評價(jia)材料(liao)塑性、韌性，可以確(que)定其(qi)塑性成形性能；
②. 彎(wan)曲試驗(yan)，是檢驗(yan)金屬（及覆蓋層）的耐反復彎(wan)曲能力并顯示其缺陷的試驗(yan)；
③. 杯突試驗，是檢驗金屬材(cai)料沖壓性能的(de)一種方法；
④. 沖(chong)擊試(shi)驗(yan)(yan)，是(shi)檢(jian)驗(yan)(yan)金屬材料(liao)沖(chong)擊韌性(xing)的一(yi)種方法。
以焊(han)接(jie)(jie)為例說明金屬材(cai)料對焊(han)接(jie)(jie)加工的(de)適應性(xing)，它包括下面兩個方面。
1. 對工(gong)藝焊接性方面的分析
焊(han)接(jie)工(gong)藝(yi)(yi)評定，主要考察金(jin)屬材(cai)料(liao)(liao)在一(yi)定工(gong)藝(yi)(yi)條件(jian)下（主要指(zhi)用某(mou)種焊(han)接(jie)方(fang)法）焊(han)接(jie)時產生焊(han)接(jie)缺陷(xian)（問(wen)題）的傾向性(xing)(xing)和嚴重(zhong)性(xing)(xing)。在各(ge)種焊(han)接(jie)工(gong)藝(yi)(yi)缺陷(xian)中裂(lie)紋(wen)的危害性(xing)(xing)最(zui)大，產生的原因(yin)多而復雜，故分析(xi)的重(zhong)點(dian)放在金(jin)屬材(cai)料(liao)(liao)的抗裂(lie)性(xing)(xing)能上(shang)。
2. 對使用(yong)焊接(jie)性方面的(de)分析
焊接(jie)(jie)工藝評定，主(zhu)要考察金(jin)屬材(cai)料在給定的(de)(de)焊接(jie)(jie)工藝條件(jian)下，焊成的(de)(de)接(jie)(jie)頭或整(zheng)個(ge)焊接(jie)(jie)結構是否滿足(zu)使(shi)用性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)要求，如強度、塑(su)性(xing)(xing)(xing)、韌度、疲勞、蠕變、耐(nai)蝕或耐(nai)磨等性(xing)(xing)(xing)能(neng)。若按等性(xing)(xing)(xing)能(neng)原則(ze)(ze)設計焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭，則(ze)(ze)以母(mu)材(cai)的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)為依據(ju)，分別(bie)考察焊縫金(jin)屬和焊接(jie)(jie)熱(re)(re)影響區(qu)在焊接(jie)(jie)熱(re)(re)作(zuo)用下可能(neng)引起哪些不利于使(shi)用性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)變化。
已(yi)經建立焊接連續(xu)冷卻組織轉變圖（即CCT圖）的金(jin)屬材料，可以利用該圖來預測或(huo)判斷焊縫和熱影響區的組織和性能的變化(hua)。
焊(han)接接頭力學性能(neng)工藝試(shi)驗(yan)一般選(xuan)用拉(la)伸試(shi)驗(yan)、彎曲(qu)試(shi)驗(yan)、沖擊(ji)韌性試(shi)驗(yan)和硬度試(shi)驗(yan)等。
①. 拉伸(shen)試驗
主要目的(de)是測定焊縫(feng)或焊接接頭的(de)強度（抗拉強度、屈服點(dian)）和塑性（伸長(chang)率(lv)、斷面收(shou)縮率(lv)），并(bing)且可以發現斷口(kou)上(shang)的(de)某些缺(que)陷(xian)，如夾雜物、未焊透或白點(dian)等。
②. 焊接接頭彎曲試驗
彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)驗(yan)(yan)的試(shi)樣分為(wei)平板(ban)和(he)管(guan)子兩(liang)種(zhong)，試(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)分為(wei)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭彎(wan)(wan)曲(qu)及壓扁試(shi)驗(yan)(yan)。焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)驗(yan)(yan)目的是評定(ding)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的塑(su)性(xing)和(he)致密性(xing)，同時(shi)可(ke)反映出焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭各(ge)區域(yu)的塑(su)性(xing)差(cha)別、暴露焊(han)接(jie)(jie)(jie)缺陷和(he)考(kao)核熔合區的質量。彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)驗(yan)(yan)分面彎(wan)(wan)、背彎(wan)(wan)和(he)側彎(wan)(wan)三種(zhong)。彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)驗(yan)(yan)時(shi)彎(wan)(wan)軸直徑d應(ying)根據技術條件規(gui)定(ding)，試(shi)樣彎(wan)(wan)曲(qu)部(bu)位出現裂紋(wen)時(shi)立即卸載取下試(shi)樣測(ce)定(ding)彎(wan)(wan)曲(qu)角(jiao)。也可(ke)將試(shi)樣彎(wan)(wan)至規(gui)定(ding)彎(wan)(wan)曲(qu)角(jiao)度后檢查有無裂紋(wen)，以(yi)評定(ding)接(jie)(jie)(jie)頭區域(yu)的塑(su)性(xing)。
③. 沖擊試驗(yan)
用于測定焊接接頭的沖擊(ji)(ji)韌度和(he)(he)缺(que)口(kou)(kou)敏感性，是評(ping)定材(cai)料斷裂韌度和(he)(he)冷作時效敏感性的指標之一(yi)。沖擊(ji)(ji)試(shi)(shi)驗(yan)的試(shi)(shi)樣分為U形(xing)(xing)(xing)缺(que)口(kou)(kou)和(he)(he)V形(xing)(xing)(xing)缺(que)口(kou)(kou)兩(liang)種(zhong)(zhong)，在同(tong)(tong)種(zhong)(zhong)材(cai)料和(he)(he)試(shi)(shi)驗(yan)條件下(xia)，V形(xing)(xing)(xing)缺(que)口(kou)(kou)試(shi)(shi)樣的沖擊(ji)(ji)吸收功(gong)(gong)（Akv）比(bi)U形(xing)(xing)(xing)缺(que)口(kou)(kou)試(shi)(shi)樣的沖擊(ji)(ji)吸收功(gong)(gong)（Aku）低。不同(tong)(tong)缺(que)口(kou)(kou)型(xing)式試(shi)(shi)樣的沖擊(ji)(ji)韌度值或沖擊(ji)(ji)吸收功(gong)(gong)不能(neng)相互換算。焊接中(zhong)常用V形(xing)(xing)(xing)缺(que)口(kou)(kou)沖擊(ji)(ji)試(shi)(shi)驗(yan)。
二、拉伸(shen)試驗
拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)是(shi)指在承(cheng)受軸向拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)載(zai)荷下(xia)測定材(cai)料(liao)特(te)性的(de)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)。利用拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)得到(dao)的(de)數(shu)據可以(yi)確定材(cai)料(liao)的(de)彈(dan)(dan)性極(ji)限、伸(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)長率、彈(dan)(dan)性模量、比例極(ji)限、面(mian)積縮減量、拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)強(qiang)(qiang)度、屈服(fu)點、屈服(fu)強(qiang)(qiang)度和其他拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)性能指標(biao)。從高溫下(xia)進行的(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)可以(yi)得到(dao)蠕(ru)變數(shu)據。金屬拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)的(de)步驟可參見ASTME-8標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)。塑料(liao)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)的(de)方(fang)(fang)法(fa)參見ASTM D-638標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)、D-2289標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)（高應變率）和D-882標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)（薄片材(cai)）。ASTM D-2343標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)規定了(le)適用于(yu)玻璃(li)纖(xian)維(wei)的(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)；ASTMD-897標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)中(zhong)規定了(le)適用于(yu)黏結(jie)劑的(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)；ASTMD-412標(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)中(zhong)規定了(le)硬橡膠的(de)拉(la)(la)(la)伸(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)。
三、金(jin)屬彎曲試(shi)驗
測(ce)定(ding)材料(liao)(liao)承受(shou)彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲載荷(he)時(shi)的(de)(de)(de)力學特性(xing)的(de)(de)(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)，是材料(liao)(liao)機械性(xing)能(neng)(neng)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)基本方(fang)法(fa)之一(yi)。彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)主要(yao)用(yong)(yong)于測(ce)定(ding)脆性(xing)和低塑性(xing)材料(liao)(liao)（如鑄鐵、高碳鋼(gang)、工具鋼(gang)等）的(de)(de)(de)抗彎(wan)(wan)(wan)(wan)強度(du)(du)(du)(du)并能(neng)(neng)反映(ying)塑性(xing)指標的(de)(de)(de)撓度(du)(du)(du)(du)。彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)還(huan)可(ke)用(yong)(yong)來檢查(cha)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)質量(liang)。彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)在萬能(neng)(neng)材料(liao)(liao)機上進行，有(you)三點彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲和四(si)點彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲兩種加(jia)載荷(he)方(fang)式。試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)截面(mian)有(you)圓形(xing)和矩形(xing)，試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)時(shi)的(de)(de)(de)跨距(ju)一(yi)般為(wei)(wei)直(zhi)徑的(de)(de)(de)10倍。對于脆性(xing)材料(liao)(liao)彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)一(yi)般只產生少量(liang)的(de)(de)(de)塑性(xing)變(bian)形(xing)即可(ke)破(po)壞，而對于塑性(xing)材料(liao)(liao)則不(bu)能(neng)(neng)測(ce)出彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲斷(duan)裂強度(du)(du)(du)(du)，但可(ke)檢驗(yan)其延展性(xing)和均(jun)勻性(xing)展性(xing)和均(jun)勻性(xing)。塑性(xing)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)稱為(wei)(wei)冷彎(wan)(wan)(wan)(wan)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)。試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)時(shi)將試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)加(jia)載，使其彎(wan)(wan)(wan)(wan)曲到(dao)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)(du)(du)(du)，觀(guan)察(cha)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)表(biao)面(mian)有(you)無裂縫(feng)。
用規定尺寸彎(wan)心將試樣(yang)彎(wan)曲至規定程度，檢驗金(jin)屬承受彎(wan)曲塑性變形的能(neng)力并(bing)顯示其缺陷的試驗。
1. 冷彎試驗
用來(lai)檢(jian)驗金屬材(cai)(cai)料冷彎(wan)(wan)性(xing)能的(de)(de)一(yi)種(zhong)方法，即將材(cai)(cai)料試樣(yang)(yang)圍繞具有一(yi)定直徑(jing)的(de)(de)彎(wan)(wan)心彎(wan)(wan)到一(yi)定的(de)(de)角度或不帶彎(wan)(wan)心彎(wan)(wan)到兩面接觸.（即彎(wan)(wan)曲(qu)180°，彎(wan)(wan)心直徑(jing)d為0）后檢(jian)查彎(wan)(wan)曲(qu)處附近的(de)(de)塑性(xing)變形情況，看是否有裂紋等(deng)缺陷(xian)存在，以判定材(cai)(cai)料是否合(he)格(ge)，彎(wan)(wan)心直徑(jing)d可等(deng)于試樣(yang)(yang)厚度d的(de)(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. 金屬反復(fu)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(xing)90°的(de)重復反向彎曲，檢(jian)驗金屬（及(ji)覆蓋層）的(de)耐反復彎曲能力(li)并顯示其缺陷的(de)試(shi)驗。
四(si)、杯突試驗
杯(bei)突試(shi)(shi)(shi)驗是(shi)(shi)金(jin)屬材料(liao)深沖性(xing)能的(de)一(yi)種試(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法，用來衡量檢(jian)驗金(jin)屬材料(liao)的(de)沖壓性(xing)能。又稱埃里克(ke)森試(shi)(shi)(shi)驗（Erichsen Test）或埃氏(shi)杯(bei)突試(shi)(shi)(shi)驗，是(shi)(shi)薄板(ban)成形性(xing)試(shi)(shi)(shi)驗中最古老、最普(pu)及的(de)一(yi)種。
按照國(guo)家標準，試(shi)驗(yan)(yan)(yan)采用端部為(wei)(wei)球形的(de)沖頭，將夾(jia)緊的(de)試(shi)樣壓(ya)入壓(ya)模(mo)內，直至出(chu)現(xian)穿透裂(lie)縫為(wei)(wei)止，所(suo)測量的(de)杯(bei)突深度即為(wei)(wei)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)結果。這種試(shi)驗(yan)(yan)(yan)通常是在杯(bei)突試(shi)驗(yan)(yan)(yan)機(ji)上進行。試(shi)樣在做(zuo)過杯(bei)突試(shi)驗(yan)(yan)(yan)后就像(xiang)只沖壓(ya)成的(de)杯(bei)子(zi)（不過是只破裂(lie)的(de)杯(bei)子(zi)）。鋼板深沖性能不好的(de)話，沖壓(ya)件在制作過程中(zhong)就很容易開(kai)裂(lie)。
試(shi)驗時，用(yong)球(qiu)頭(tou)凸模(mo)(mo)把周邊(bian)被凹(ao)模(mo)(mo)與壓(ya)(ya)(ya)邊(bian)圈(quan)壓(ya)(ya)(ya)住的(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)薄板(ban)頂(ding)入凹(ao)模(mo)(mo)，形成(cheng)半(ban)(ban)(ban)球(qiu)鼓(gu)包(bao)(bao)直至鼓(gu)包(bao)(bao)頂(ding)部(bu)出(chu)(chu)現裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)為(wei)(wei)止。如圖(tu)5-14所示，試(shi)驗用(yong)的(de)(de)硬(ying)鋼球(qiu)或(huo)(huo)半(ban)(ban)(ban)球(qiu)凸模(mo)(mo)1，將金(jin)(jin)屬(shu)(shu)板(ban)料(liao)4壓(ya)(ya)(ya)入內徑27mm、圓(yuan)角半(ban)(ban)(ban)徑0.75mm的(de)(de)凹(ao)模(mo)(mo)2中，板(ban)料(liao)邊(bian)緣(yuan)在凹(ao)模(mo)(mo)2和壓(ya)(ya)(ya)邊(bian)圈(quan)3之間(jian)壓(ya)(ya)(ya)緊。為(wei)(wei)防止邊(bian)緣(yuan)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)向凹(ao)模(mo)(mo)內流動，板(ban)料(liao)尺寸應足夠大(da)。試(shi)驗時，金(jin)(jin)屬(shu)(shu)板(ban)料(liao)被凸模(mo)(mo)頂(ding)成(cheng)半(ban)(ban)(ban)球(qiu)鼓(gu)包(bao)(bao)。取鼓(gu)包(bao)(bao)頂(ding)部(bu)產生頸(jing)縮(suo)或(huo)(huo)有裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)出(chu)(chu)現時的(de)(de)凸模(mo)(mo)壓(ya)(ya)(ya)入深(shen)度(du)(du)作(zuo)為(wei)(wei)試(shi)驗指(zhi)標(biao)，稱為(wei)(wei)杯(bei)突值(zhi)或(huo)(huo)I值(zhi)，單位為(wei)(wei)mm。決(jue)定(ding)試(shi)驗指(zhi)標(biao)的(de)(de)依據是最(zui)(zui)大(da)載(zai)荷。當不能確定(ding)最(zui)(zui)大(da)載(zai)荷時，可以采用(yong)可見（透光）裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)發(fa)生時凸模(mo)(mo)壓(ya)(ya)(ya)入深(shen)度(du)(du)作(zuo)為(wei)(wei)指(zhi)標(biao)。但用(yong)可見裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)法測定(ding)的(de)(de)數值(zhi)比最(zui)(zui)大(da)載(zai)荷法測定(ding)的(de)(de)數值(zhi)要大(da)0.3~0.5mm。
其過程是，用規(gui)定的(de)鋼球(qiu)或球(qiu)形沖(chong)頭(tou)頂壓在壓模內的(de)試樣，直(zhi)至(zhi)試樣產生第一個裂(lie)紋為(wei)止，此時的(de)頂壓深度，即為(wei)杯突深度。其深度小于規(gui)定值者為(wei)合格(ge)。
用(yong)球形沖(chong)(chong)頭將夾緊(jin)的(de)金屬板或帶狀試樣壓(ya)入規定尺寸的(de)沖(chong)(chong)模中直(zhi)至出現穿透裂縫，測量杯(bei)突深度(du)值(zhi)的(de)試驗。圖5-14為杯(bei)突試驗示意圖。
壓邊力：杯突(tu)試驗中(zhong)壓緊裝置作用(yong)于試樣上的垂直壓力。
杯突值：杯突試(shi)驗中裂縫開始穿(chuan)透試(shi)驗厚度(du)（透光）時沖頭的(de)壓入(ru)深度(du)。
