一般來(lai)說，制定金屬材料工藝的(de)(de)目的(de)(de)，在于以最經濟的(de)(de)生產(chan)工藝，加工出(chu)滿足要求的(de)(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(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(xiu)鋼的各種工藝性能會因鋼種的不同而不同，如奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)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(xing)能試驗(yan)方法
對不(bu)銹鋼的加(jia)工(gong)工(gong)藝進行評價(jia)的主要有以下試驗方法(fa)：
①. 拉伸試驗(yan)，用于評價材料塑性(xing)、韌性(xing)，可(ke)以確(que)定(ding)其(qi)塑性(xing)成(cheng)形性(xing)能；
②. 彎曲試驗(yan)，是檢驗(yan)金屬(shu)（及覆蓋層(ceng)）的(de)耐反復彎曲能力并(bing)顯(xian)示其缺陷的(de)試驗(yan)；
③. 杯突(tu)試驗，是檢(jian)驗金屬(shu)材料沖壓性(xing)能的一種方法；
④. 沖擊(ji)試驗，是檢驗金屬(shu)材料沖擊(ji)韌(ren)性的一種方法。
以焊接為例(li)說明金(jin)屬材料對焊接加工的適應性，它包括下面兩個(ge)方(fang)面。
1. 對(dui)工藝焊(han)接性(xing)方面的分(fen)析
焊(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝評定(ding)，主要(yao)考察金(jin)屬材(cai)料在一(yi)定(ding)工(gong)藝條件下（主要(yao)指用某(mou)種(zhong)焊(han)(han)接(jie)(jie)方法）焊(han)(han)接(jie)(jie)時產(chan)生焊(han)(han)接(jie)(jie)缺陷（問題）的傾向性和嚴重性。在各種(zhong)焊(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝缺陷中裂紋的危害性最大，產(chan)生的原(yuan)因多(duo)而復(fu)雜，故分析的重點放在金(jin)屬材(cai)料的抗(kang)裂性能上。
2. 對使用焊接性方面的(de)分析
焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)評定，主要(yao)考察(cha)(cha)金屬材料在給(gei)定的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)條件下，焊(han)(han)(han)成(cheng)的(de)(de)(de)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)或整個焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)結構是否滿足(zu)使(shi)用性能的(de)(de)(de)要(yao)求，如強度、塑性、韌度、疲勞、蠕(ru)變(bian)、耐蝕或耐磨等性能。若按等性能原則(ze)設計焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)，則(ze)以母材的(de)(de)(de)性能為(wei)依據，分別考察(cha)(cha)焊(han)(han)(han)縫金屬和焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熱影(ying)響(xiang)區在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熱作用下可能引起(qi)哪些不利于(yu)使(shi)用性能的(de)(de)(de)變(bian)化。
已(yi)經建(jian)立焊(han)接連續(xu)冷(leng)卻(que)組(zu)織轉變圖（即CCT圖）的金屬材料，可(ke)以(yi)利用(yong)該圖來預測或判斷焊(han)縫(feng)和(he)(he)熱影響(xiang)區的組(zu)織和(he)(he)性能(neng)的變化(hua)。
焊(han)接(jie)接(jie)頭力(li)學(xue)性能(neng)工(gong)藝試(shi)(shi)(shi)驗一般選用拉伸試(shi)(shi)(shi)驗、彎曲試(shi)(shi)(shi)驗、沖擊韌性試(shi)(shi)(shi)驗和硬(ying)度試(shi)(shi)(shi)驗等。
①. 拉伸試驗
主要目的是測定焊縫或焊接接頭的強度（抗(kang)拉強度、屈服點）和塑性（伸長率、斷面收(shou)縮(suo)率），并且可(ke)以發現斷口(kou)上的某些缺陷，如夾雜物、未焊透或白(bai)點等。
②. 焊接(jie)接(jie)頭彎曲試(shi)驗
彎(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)驗的(de)試(shi)(shi)(shi)樣分為平板和管(guan)子兩(liang)種，試(shi)(shi)(shi)驗方法分為焊接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)彎(wan)曲(qu)及壓(ya)扁試(shi)(shi)(shi)驗。焊接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)彎(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)驗目的(de)是(shi)評定(ding)(ding)焊接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)的(de)塑(su)(su)性和致密性，同時可反(fan)映出焊接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)各(ge)區(qu)域的(de)塑(su)(su)性差別、暴露焊接(jie)缺陷和考核熔合區(qu)的(de)質(zhi)量。彎(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)驗分面彎(wan)、背彎(wan)和側彎(wan)三種。彎(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)驗時彎(wan)軸直徑d應根據技術條(tiao)件(jian)規定(ding)(ding)，試(shi)(shi)(shi)樣彎(wan)曲(qu)部(bu)位出現裂紋時立即(ji)卸載取下試(shi)(shi)(shi)樣測定(ding)(ding)彎(wan)曲(qu)角。也可將試(shi)(shi)(shi)樣彎(wan)至規定(ding)(ding)彎(wan)曲(qu)角度后檢查有無裂紋，以評定(ding)(ding)接(jie)頭(tou)(tou)區(qu)域的(de)塑(su)(su)性。
③. 沖擊試驗
用(yong)于測定焊接接頭的沖擊(ji)(ji)韌(ren)度(du)(du)和缺(que)口(kou)敏(min)感性，是(shi)評定材(cai)料斷裂(lie)韌(ren)度(du)(du)和冷(leng)作(zuo)時效敏(min)感性的指(zhi)標之一。沖擊(ji)(ji)試(shi)驗(yan)(yan)的試(shi)樣(yang)(yang)(yang)分為(wei)U形(xing)缺(que)口(kou)和V形(xing)缺(que)口(kou)兩(liang)種，在同(tong)種材(cai)料和試(shi)驗(yan)(yan)條件下(xia)，V形(xing)缺(que)口(kou)試(shi)樣(yang)(yang)(yang)的沖擊(ji)(ji)吸(xi)收(shou)功（Akv）比U形(xing)缺(que)口(kou)試(shi)樣(yang)(yang)(yang)的沖擊(ji)(ji)吸(xi)收(shou)功（Aku）低。不同(tong)缺(que)口(kou)型式試(shi)樣(yang)(yang)(yang)的沖擊(ji)(ji)韌(ren)度(du)(du)值(zhi)或沖擊(ji)(ji)吸(xi)收(shou)功不能相(xiang)互換算。焊接中常(chang)用(yong)V形(xing)缺(que)口(kou)沖擊(ji)(ji)試(shi)驗(yan)(yan)。
二(er)、拉伸試驗(yan)
拉伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)是指(zhi)(zhi)在(zai)承受軸向拉伸載(zai)荷下測定材(cai)料特(te)性的(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法。利(li)用拉伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)得到的(de)(de)(de)數(shu)據可(ke)(ke)以確定材(cai)料的(de)(de)(de)彈(dan)性極(ji)限、伸長率、彈(dan)性模(mo)量、比例(li)極(ji)限、面積縮減量、拉伸強度、屈服(fu)點(dian)、屈服(fu)強度和其他拉伸性能指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)(biao)。從高溫下進行的(de)(de)(de)拉伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)可(ke)(ke)以得到蠕(ru)變(bian)數(shu)據。金屬(shu)拉伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)步驟可(ke)(ke)參(can)見ASTME-8標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)。塑(su)料拉伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)方(fang)法參(can)見ASTM D-638標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)、D-2289標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)（高應變(bian)率）和D-882標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)（薄(bo)片材(cai)）。ASTM D-2343標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)規(gui)(gui)定了適用于玻璃纖維(wei)的(de)(de)(de)拉伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法；ASTMD-897標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)中規(gui)(gui)定了適用于黏結劑(ji)的(de)(de)(de)拉伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法；ASTMD-412標(biao)(biao)(biao)準(zhun)(zhun)(zhun)中規(gui)(gui)定了硬橡膠的(de)(de)(de)拉伸試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)方(fang)法。
三(san)、金(jin)屬彎(wan)曲(qu)試(shi)驗
測(ce)定材料(liao)(liao)(liao)承受彎(wan)(wan)曲(qu)載(zai)荷(he)時(shi)的力(li)學特性(xing)(xing)的試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)，是材料(liao)(liao)(liao)機(ji)械性(xing)(xing)能試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)的基本(ben)方(fang)法(fa)之一(yi)。彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)主要用(yong)于(yu)測(ce)定脆性(xing)(xing)和(he)低塑性(xing)(xing)材料(liao)(liao)(liao)（如鑄(zhu)鐵、高(gao)碳鋼、工具鋼等）的抗(kang)彎(wan)(wan)強(qiang)度并能反(fan)映塑性(xing)(xing)指(zhi)標的撓度。彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)還可用(yong)來(lai)檢查材料(liao)(liao)(liao)的表(biao)面質量。彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)在萬能材料(liao)(liao)(liao)機(ji)上進行(xing)，有三點彎(wan)(wan)曲(qu)和(he)四點彎(wan)(wan)曲(qu)兩種加載(zai)荷(he)方(fang)式。試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)的截面有圓形和(he)矩形，試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)時(shi)的跨距一(yi)般為直徑的10倍。對于(yu)脆性(xing)(xing)材料(liao)(liao)(liao)彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)一(yi)般只產生少量的塑性(xing)(xing)變形即可破壞，而(er)對于(yu)塑性(xing)(xing)材料(liao)(liao)(liao)則(ze)不能測(ce)出(chu)彎(wan)(wan)曲(qu)斷裂(lie)強(qiang)度，但可檢驗(yan)(yan)(yan)其(qi)(qi)延展性(xing)(xing)和(he)均勻性(xing)(xing)展性(xing)(xing)和(he)均勻性(xing)(xing)。塑性(xing)(xing)材料(liao)(liao)(liao)的彎(wan)(wan)曲(qu)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)稱為冷彎(wan)(wan)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)時(shi)將試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)加載(zai)，使其(qi)(qi)彎(wan)(wan)曲(qu)到(dao)一(yi)定程(cheng)度，觀察試(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)表(biao)面有無(wu)裂(lie)縫(feng)。
用規定尺寸彎心將試(shi)樣彎曲(qu)至規定程(cheng)度，檢驗金屬(shu)承受彎曲(qu)塑性變形(xing)的(de)能(neng)力并顯示其(qi)缺陷的(de)試(shi)驗。
1. 冷彎試驗
用(yong)來檢驗金屬材料冷彎(wan)性能(neng)的(de)一(yi)種方法(fa)，即將材料試樣(yang)圍繞(rao)具有(you)一(yi)定(ding)直(zhi)徑的(de)彎(wan)心(xin)彎(wan)到一(yi)定(ding)的(de)角度或不帶彎(wan)心(xin)彎(wan)到兩(liang)面接觸(chu).（即彎(wan)曲180°，彎(wan)心(xin)直(zhi)徑d為(wei)(wei)0）后檢查彎(wan)曲處附近的(de)塑性變形情況，看(kan)是(shi)否有(you)裂(lie)紋等(deng)(deng)缺(que)陷存在，以判定(ding)材料是(shi)否合(he)格(ge)，彎(wan)心(xin)直(zhi)徑d可等(deng)(deng)于試樣(yang)厚度d的(de)一(yi)半、相等(deng)(deng)，2倍、3倍等(deng)(deng)。彎(wan)曲角度可為(wei)(wei)90°、120°、180°。
2. 金屬反復彎(wan)曲試(shi)驗
將試樣一端夾緊(jin)，在規(gui)定半徑的圓柱形表面上進行(xing)90°的重(zhong)復(fu)反(fan)向彎(wan)曲，檢驗(yan)金屬（及覆蓋層(ceng)）的耐反(fan)復(fu)彎(wan)曲能力并顯示其缺(que)陷(xian)的試驗(yan)。
四、杯(bei)突(tu)試驗
杯突(tu)試驗(yan)(yan)是金(jin)屬材(cai)料深沖(chong)性能(neng)的一種(zhong)試驗(yan)(yan)方法，用(yong)來衡量檢驗(yan)(yan)金(jin)屬材(cai)料的沖(chong)壓性能(neng)。又稱埃里克森試驗(yan)(yan)（Erichsen Test）或埃氏杯突(tu)試驗(yan)(yan)，是薄板成形性試驗(yan)(yan)中最古老(lao)、最普(pu)及的一種(zhong)。
按照國家(jia)標(biao)準，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)采用端部為球形的沖(chong)(chong)頭，將夾(jia)緊(jin)的試(shi)(shi)(shi)樣壓(ya)(ya)入(ru)壓(ya)(ya)模內(nei)，直(zhi)至出現穿透裂(lie)縫(feng)為止，所測量(liang)的杯突(tu)(tu)深(shen)(shen)度即(ji)為試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)結(jie)果。這種試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)通常是(shi)在杯突(tu)(tu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)機上進行。試(shi)(shi)(shi)樣在做過(guo)(guo)杯突(tu)(tu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)后就(jiu)像只(zhi)沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)成的杯子(zi)（不過(guo)(guo)是(shi)只(zhi)破裂(lie)的杯子(zi)）。鋼板(ban)深(shen)(shen)沖(chong)(chong)性(xing)能不好的話，沖(chong)(chong)壓(ya)(ya)件在制作過(guo)(guo)程中就(jiu)很容易開裂(lie)。
試(shi)(shi)(shi)驗(yan)時(shi)，用球頭凸模(mo)(mo)(mo)(mo)把周邊被(bei)凹(ao)模(mo)(mo)(mo)(mo)與壓(ya)(ya)邊圈壓(ya)(ya)住的(de)金(jin)屬(shu)薄板(ban)頂(ding)入(ru)凹(ao)模(mo)(mo)(mo)(mo)，形(xing)成半球鼓(gu)(gu)包(bao)(bao)直至鼓(gu)(gu)包(bao)(bao)頂(ding)部出現(xian)裂(lie)紋為(wei)(wei)止。如(ru)圖(tu)5-14所示，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)用的(de)硬鋼球或(huo)(huo)(huo)半球凸模(mo)(mo)(mo)(mo)1，將金(jin)屬(shu)板(ban)料4壓(ya)(ya)入(ru)內(nei)徑27mm、圓角半徑0.75mm的(de)凹(ao)模(mo)(mo)(mo)(mo)2中(zhong)，板(ban)料邊緣在凹(ao)模(mo)(mo)(mo)(mo)2和壓(ya)(ya)邊圈3之(zhi)間(jian)壓(ya)(ya)緊(jin)。為(wei)(wei)防止邊緣金(jin)屬(shu)向凹(ao)模(mo)(mo)(mo)(mo)內(nei)流(liu)動(dong)，板(ban)料尺寸應(ying)足夠大。試(shi)(shi)(shi)驗(yan)時(shi)，金(jin)屬(shu)板(ban)料被(bei)凸模(mo)(mo)(mo)(mo)頂(ding)成半球鼓(gu)(gu)包(bao)(bao)。取鼓(gu)(gu)包(bao)(bao)頂(ding)部產生頸縮或(huo)(huo)(huo)有裂(lie)紋出現(xian)時(shi)的(de)凸模(mo)(mo)(mo)(mo)壓(ya)(ya)入(ru)深(shen)度作(zuo)為(wei)(wei)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)指(zhi)(zhi)標(biao)，稱為(wei)(wei)杯突(tu)值或(huo)(huo)(huo)I值，單位為(wei)(wei)mm。決定試(shi)(shi)(shi)驗(yan)指(zhi)(zhi)標(biao)的(de)依據是(shi)最(zui)(zui)大載(zai)荷。當不(bu)能(neng)確定最(zui)(zui)大載(zai)荷時(shi)，可(ke)以采用可(ke)見（透光）裂(lie)紋發生時(shi)凸模(mo)(mo)(mo)(mo)壓(ya)(ya)入(ru)深(shen)度作(zuo)為(wei)(wei)指(zhi)(zhi)標(biao)。但用可(ke)見裂(lie)紋法測定的(de)數值比最(zui)(zui)大載(zai)荷法測定的(de)數值要大0.3~0.5mm。
其過程是，用規定(ding)的(de)鋼球或球形沖頭(tou)頂(ding)壓在壓模內的(de)試樣，直至試樣產(chan)生(sheng)第一個裂紋為止(zhi)，此時的(de)頂(ding)壓深度(du)，即為杯(bei)突(tu)深度(du)。其深度(du)小于規定(ding)值者為合格(ge)。
用球形沖(chong)頭將夾緊的(de)(de)金屬板或(huo)帶狀(zhuang)試樣壓入規定尺寸的(de)(de)沖(chong)模中直至出現穿透裂縫，測量杯突(tu)深度值(zhi)的(de)(de)試驗。圖(tu)(tu)5-14為杯突(tu)試驗示意圖(tu)(tu)。
壓邊力：杯突試驗中壓緊裝置作(zuo)用于(yu)試樣(yang)上的垂(chui)直(zhi)壓力。
杯(bei)突(tu)值：杯(bei)突(tu)試(shi)驗中裂縫開始穿透試(shi)驗厚度（透光）時(shi)沖頭的(de)壓入深度。
