一般來(lái)說(shuō)，制定金屬材料工藝的目的，在于以最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)工藝，加工出滿足要求的產(chǎn)品。

  就產(chǎn)品而言，產(chǎn)品包括原材料和零部件及設(shè)備。以金屬材料為例，生產(chǎn)不銹鋼板、不銹鋼管、不銹鋼絲等原材料的，為原材料生產(chǎn)，原材料生產(chǎn)需要有正確、合理的生產(chǎn)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(shè)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(jù)材料的工藝性能來(lái)制定的。

  不銹鋼的各種工藝性能會(huì)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(guò)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(guò)對(duì)不銹鋼材料進(jìn)行杯突試驗(yàn)，對(duì)所制定的沖壓工藝進(jìn)行評(píng)定，進(jìn)而達(dá)到制定正確合理的加工工藝，指導(dǎo)加工生產(chǎn)，獲得優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。

一、工藝性能試驗(yàn)方法

 對(duì)不銹鋼的加工工藝進(jìn)行評(píng)價(jià)的主要有以下試驗(yàn)方法：

  ①. 拉伸試驗(yàn)，用于評(píng)價(jià)材料塑性、韌性，可以確定其塑性成形性能；

  ②. 彎曲試驗(yàn)，是檢驗(yàn)金屬（及覆蓋層）的耐反復(fù)彎曲能力并顯示其缺陷的試驗(yàn)；

  ③. 杯突試驗(yàn)，是檢驗(yàn)金屬材料沖壓性能的一種方法；

  ④. 沖擊試驗(yàn)，是檢驗(yàn)金屬材料沖擊韌性的一種方法。

 以焊接為例說(shuō)明金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性，它包括下面兩個(gè)方面。

 1. 對(duì)工藝焊接性方面的分析

  焊接工藝評(píng)定，主要考察金屬材料在一定工藝條件下（主要指用某種焊接方法）焊接時(shí)產(chǎn)生焊接缺陷（問(wèn)題）的傾向性和嚴(yán)重性。在各種焊接工藝缺陷中裂紋的危害性最大，產(chǎn)生的原因多而復(fù)雜，故分析的重點(diǎn)放在金屬材料的抗裂性能上。

 2. 對(duì)使用焊接性方面的分析

  焊接工藝評(píng)定，主要考察金屬材料在給定的焊接工藝條件下，焊成的接頭或整個(gè)焊接結(jié)構(gòu)是否滿足使用性能的要求，如強(qiáng)度、塑性、韌度、疲勞、蠕變、耐蝕或耐磨等性能。若按等性能原則設(shè)計(jì)焊接接頭，則以母材的性能為依據(jù)，分別考察焊縫金屬和焊接熱影響區(qū)在焊接熱作用下可能引起哪些不利于使用性能的變化。

  已經(jīng)建立焊接連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖（即CCT圖）的金屬材料，可以利用該圖來(lái)預(yù)測(cè)或判斷焊縫和熱影響區(qū)的組織和性能的變化。

  焊接接頭力學(xué)性能工藝試驗(yàn)一般選用拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、沖擊韌性試驗(yàn)和硬度試驗(yàn)等。

   ①. 拉伸試驗(yàn)

     主要目的是測(cè)定焊縫或焊接接頭的強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)）和塑性（伸長(zhǎng)率、斷面收縮率），并且可以發(fā)現(xiàn)斷口上的某些缺陷，如夾雜物、未焊透或白點(diǎn)等。

   ②. 焊接接頭彎曲試驗(yàn)

     彎曲試驗(yàn)的試樣分為平板和管子兩種，試驗(yàn)方法分為焊接接頭彎曲及壓扁試驗(yàn)。焊接接頭彎曲試驗(yàn)?zāi)康氖窃u(píng)定焊接接頭的塑性和致密性，同時(shí)可反映出焊接接頭各區(qū)域的塑性差別、暴露焊接缺陷和考核熔合區(qū)的質(zhì)量。彎曲試驗(yàn)分面彎、背彎和側(cè)彎三種。彎曲試驗(yàn)時(shí)彎軸直徑d應(yīng)根據(jù)技術(shù)條件規(guī)定，試樣彎曲部位出現(xiàn)裂紋時(shí)立即卸載取下試樣測(cè)定彎曲角。也可將試樣彎至規(guī)定彎曲角度后檢查有無(wú)裂紋，以評(píng)定接頭區(qū)域的塑性。

   ③. 沖擊試驗(yàn)

     用于測(cè)定焊接接頭的沖擊韌度和缺口敏感性，是評(píng)定材料斷裂韌度和冷作時(shí)效敏感性的指標(biāo)之一。沖擊試驗(yàn)的試樣分為U形缺口和V形缺口兩種，在同種材料和試驗(yàn)條件下，V形缺口試樣的沖擊吸收功（Akv）比U形缺口試樣的沖擊吸收功（Aku）低。不同缺口型式試樣的沖擊韌度值或沖擊吸收功不能相互換算。焊接中常用V形缺口沖擊試驗(yàn)。

二、拉伸試驗(yàn)

  拉伸試驗(yàn)是指在承受軸向拉伸載荷下測(cè)定材料特性的試驗(yàn)方法。利用拉伸試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)可以確定材料的彈性極限、伸長(zhǎng)率、彈性模量、比例極限、面積縮減量、拉伸強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、屈服強(qiáng)度和其他拉伸性能指標(biāo)。從高溫下進(jìn)行的拉伸試驗(yàn)可以得到蠕變數(shù)據(jù)。金屬拉伸試驗(yàn)的步驟可參見(jiàn)ASTME-8標(biāo)準(zhǔn)。塑料拉伸試驗(yàn)的方法參見(jiàn)ASTM D-638標(biāo)準(zhǔn)、D-2289標(biāo)準(zhǔn)（高應(yīng)變率）和D-882標(biāo)準(zhǔn)（薄片材）。ASTM D-2343標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了適用于玻璃纖維的拉伸試驗(yàn)方法；ASTMD-897標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了適用于黏結(jié)劑的拉伸試驗(yàn)方法；ASTMD-412標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了硬橡膠的拉伸試驗(yàn)方法。

三、金屬?gòu)澢囼?yàn)

  測(cè)定材料承受彎曲載荷時(shí)的力學(xué)特性的試驗(yàn)，是材料機(jī)械性能試驗(yàn)的基本方法之一。彎曲試驗(yàn)主要用于測(cè)定脆性和低塑性材料（如鑄鐵、高碳鋼、工具鋼等）的抗彎強(qiáng)度并能反映塑性指標(biāo)的撓度。彎曲試驗(yàn)還可用來(lái)檢查材料的表面質(zhì)量。彎曲試驗(yàn)在萬(wàn)能材料機(jī)上進(jìn)行，有三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲兩種加載荷方式。試樣的截面有圓形和矩形，試驗(yàn)時(shí)的跨距一般為直徑的10倍。對(duì)于脆性材料彎曲試驗(yàn)一般只產(chǎn)生少量的塑性變形即可破壞，而對(duì)于塑性材料則不能測(cè)出彎曲斷裂強(qiáng)度，但可檢驗(yàn)其延展性和均勻性展性和均勻性。塑性材料的彎曲試驗(yàn)稱為冷彎試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)將試樣加載，使其彎曲到一定程度，觀察試樣表面有無(wú)裂縫。

  用規(guī)定尺寸彎心將試樣彎曲至規(guī)定程度，檢驗(yàn)金屬承受彎曲塑性變形的能力并顯示其缺陷的試驗(yàn)。

 1. 冷彎試驗(yàn)

  用來(lái)檢驗(yàn)金屬材料冷彎性能的一種方法，即將材料試樣圍繞具有一定直徑的彎心彎到一定的角度或不帶彎心彎到兩面接觸.（即彎曲180°，彎心直徑d為0）后檢查彎曲處附近的塑性變形情況，看是否有裂紋等缺陷存在，以判定材料是否合格，彎心直徑d可等于試樣厚度d的一半、相等，2倍、3倍等。彎曲角度可為90°、120°、180°。

 2. 金屬反復(fù)彎曲試驗(yàn)

  將試樣一端夾緊，在規(guī)定半徑的圓柱形表面上進(jìn)行90°的重復(fù)反向彎曲，檢驗(yàn)金屬（及覆蓋層）的耐反復(fù)彎曲能力并顯示其缺陷的試驗(yàn)。

四、杯突試驗(yàn)

  杯突試驗(yàn)是金屬材料深沖性能的一種試驗(yàn)方法，用來(lái)衡量檢驗(yàn)金屬材料的沖壓性能。又稱埃里克森試驗(yàn)（Erichsen Test）或埃氏杯突試驗(yàn)，是薄板成形性試驗(yàn)中最古老、最普及的一種。

  按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)采用端部為球形的沖頭，將夾緊的試樣壓入壓模內(nèi)，直至出現(xiàn)穿透裂縫為止，所測(cè)量的杯突深度即為試驗(yàn)結(jié)果。這種試驗(yàn)通常是在杯突試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。試樣在做過(guò)杯突試驗(yàn)后就像只沖壓成的杯子（不過(guò)是只破裂的杯子）。鋼板深沖性能不好的話，沖壓件在制作過(guò)程中就很容易開(kāi)裂。

  試驗(yàn)時(shí)，用球頭凸模把周邊被凹模與壓邊圈壓住的金屬薄板頂入凹模，形成半球鼓包直至鼓包頂部出現(xiàn)裂紋為止。如圖5-14所示，試驗(yàn)用的硬鋼球或半球凸模1，將金屬板料4壓入內(nèi)徑27mm、圓角半徑0.75mm的凹模2中，板料邊緣在凹模2和壓邊圈3之間壓緊。為防止邊緣金屬向凹模內(nèi)流動(dòng)，板料尺寸應(yīng)足夠大。試驗(yàn)時(shí)，金屬板料被凸模頂成半球鼓包。取鼓包頂部產(chǎn)生頸縮或有裂紋出現(xiàn)時(shí)的凸模壓入深度作為試驗(yàn)指標(biāo)，稱為杯突值或I值，單位為mm。決定試驗(yàn)指標(biāo)的依據(jù)是最大載荷。當(dāng)不能確定最大載荷時(shí)，可以采用可見(jiàn)（透光）裂紋發(fā)生時(shí)凸模壓入深度作為指標(biāo)。但用可見(jiàn)裂紋法測(cè)定的數(shù)值比最大載荷法測(cè)定的數(shù)值要大0.3~0.5mm。

  其過(guò)程是，用規(guī)定的鋼球或球形沖頭頂壓在壓模內(nèi)的試樣，直至試樣產(chǎn)生第一個(gè)裂紋為止，此時(shí)的頂壓深度，即為杯突深度。其深度小于規(guī)定值者為合格。

  用球形沖頭將夾緊的金屬板或帶狀試樣壓入規(guī)定尺寸的沖模中直至出現(xiàn)穿透裂縫，測(cè)量杯突深度值的試驗(yàn)。圖5-14為杯突試驗(yàn)示意圖。

  壓邊力：杯突試驗(yàn)中壓緊裝置作用于試樣上的垂直壓力。

  杯突值：杯突試驗(yàn)中裂縫開(kāi)始穿透試驗(yàn)厚度（透光）時(shí)沖頭的壓入深度。