自行车材料的常用知识Word格式.docx

1、屈服强度、拉伸强度屈服强度：是弹性变形的极限，也叫屈服点。增加应力到一定程度时成为塑性变形，也就是变弯了。_4f Q,g90_n_n0拉伸强度：指的是增加应力到一定程度时不单是成为塑性变形，还被拉断。,o_z_F*z_S）Q6Ob0 自行车材料的拉伸强度OKbike自行车资讯网 ?_v2D_+C（w用在自行车上的材料OKbike自行车资讯网_oV:_Dz_Z_B7_k_o拉伸强度（MPa，N/mm）6b_i_U_I#F_c0SCM415 （铬钼钢）834以上6061 （6000系铝合金）无热处理的场合 100以上_v5q_S-S_T*J9Y0有热处理的场合（T6） 246以上_a8T;o*u+

2、F07005 （7000系铝合金）有热处理的场合（T6） 345以上_c2j6p_ V_w_N6Nc07075 （特超硬铝，飞机合金）无热处理的场合230以上OKbike自行车资讯网.L k_A;j_J u9G_Z有热处理的场合（T6） 597以上OKbike自行车资讯网 X_Z_y_|$h_v_a_E6y A_f8CPTi （纯钛）有热处理的场合（T6）597以上_Q_yz7tO:c!yW3L0用的较多的纯钛为如下：_%E_X_K_Kq0H0PTT800 800a_-f）D&a0Grade4 588753OKbike自行车资讯网_X_F_v$U7+p_AUTT75 753OKbike自行车资

3、讯网_y_j*u_w*u/A9b3-2.5Ti（Al2.5V Ti合金）685以上OKbike自行车资讯网7M（G a4C_（|3i:N_q6-4Ti（AlV Ti合金）有热处理的场合 （时效）11604Q_W_z/_N0无热处理的场合 980OKbike自行车资讯网_L_F.O7q2rV_g3o密度密度是单位体积的重量。密度是决定车架的重量时重要因素之一。设计轻的车架时不可勿视的数据。但是密度小不等于车架轻。密度（g/cm3）铬钼钢（低合金钢）7.92.6-2.94.54.3-5.1碳纤 （CFRP）1.5-1.61.7从上表可知铬钼钢密度最高，镁合金最低。密度低的话，可以制作轻车架，假若这

4、样认为的话只讲对了一半。还要老虑拉伸强度、弹性率等因素。虽然密度低，但是强度不够的话也不行，密度低1/3不等于重量也轻1/3。增强材料重排：所指的是在金属结晶中会产生的移动现象（原子间存在间隙，使结晶移来移去）。发生重排现象时金属会变形。强化材料也就是想办法制造出不要发生重排现象的结构。在此介绍4种强化材料的方法。固溶体强化、析出强化、通过硬化加工来增强、结晶体的微细化来增强。固溶体强化OKbike自行车资讯网 e_f,T _y-c_S$n_P在铁等母体材料中熔入铬、钼等，使母体材料变成不同半径的结晶构造。此时的原子称为固溶体。在此举个例来说明这种现象。比母体的原子半径小的原子进来时发生的现象

5、。OKbike自行车资讯网 W8q_x9F S K在电梯里已有9位大汉子已相当拥齐，此时进来了小孩，为了防止小孩被挤坏，汉子们开始靠向四周。9_%b_q0H_C0比母体的原子半径大的原子进来时OKbike自行车资讯网（J1U_r w）N_F在电梯里已有9位大汉子已相当拥齐，其中有一个人下了电梯，但是又进来了肥胖的大娘，此时汉子们又开始靠向四周。如上述现象在结晶体四周发生了应力，使得重排现象变小了。利用这个方法的是铬钼钢。析出强化当前，自行车材料中的铝合金制品普遍受到欢迎。增强铝的方法将在铝项目中记述，在此只讲强化的原理。固溶在金属中的添加物，会产生饱和状态（不完全溶解），添加的量超过饱和状态时

6、，因未能完全溶解而析出。6u_qZ2_i R_X Z0具体地说，提高温度时饱和量也增加，完全溶解的瞬间开始慢慢冷却时，能析出大的结晶。用食盐来做实验会看到这个现象，食盐的场合，急速冷却时析出细小的盐结晶，但是金属一般不会析出，若冷却速度快时，不会析出而强迫使它固溶。OKbike自行车资讯网 ef?_d+/v_b对处于此状态下的金属，逐渐提高它的温度时慢慢析出。在此需要注意的是过于析出不可，析出不够也不行，温度过高、过低也不可以，该温度叫作热处理温度（也称作人工时效处理）。最理想的是析出的结晶细而均一，从而阻止重排，材料不容易变形。举个例子：走在森林里，若大树较多时容易走路（大的析出物），密密麻

7、麻小树多的话不容易走（细小的析出物），和这个道理一样细小的析出物较难重排。硬度加工来增强的方法5R_R_F_d_a_P_K&X_w_F0对材料进行加工就产生重排现象，也就产生材料的变形。各种材料的重排现象是极为复杂，不在此记述，简单地说：重排后不是整齐地排队，而复杂地啮在一起的话，材料的变形就困难了。如马路上走路时，走路的人不断增加（重排的增殖），就难于前进（重排移动变得困难，从而不容易变形）。利用此方法的有管道拉拔和喷丸硬化（SHOT PEENING）。结晶体的微细化来增强OKbike自行车资讯网_R_?2kd_）a结晶在高温下完全溶解后，急冷时得到微细的组织。这个过程叫作淬火。结晶变微细后

8、，重排移动的连续性就难于保持，结果材料得到了增强。（比方：人能活动的范围变小了）。_j8x_B&E Z_Q;S0铬钼钢 （Fe-Cr-Mo）在自行车的100年历史当中，铁素材是刚性与重量方面都均衡的理想素材。铁制车架的最大特征是可在各种成份，各种粗细厚薄的铁管中，任意选择所需要的铁管进行加快。因此可以选择最适合于的尺寸、刚性、骑感的车架，这对于数毫米的差异也敏感的老车手来说是很有好处的。它的最大的缺点是比起其它的素材重（过去）。但是最近的铁素材车架经过热处理，把薄的管道做成粗的管来使用，其重量不会输给轻的合金。,Z_4CK/b0铬钼钢是铬、钼的合金。它的性能如下：OKbike自行车资讯网+D-

9、W,（_pQv7Nq淬火性好。OKbike自行车资讯网_qP_:Tw9y对回火处理的抵抗性大。OKbike自行车资讯网_Y.O!p_C+F1S_W%H-s_|回火脆性倾向少。| B6b3U_y_c 0高温加工性好，加工后美观。OKbike自行车资讯网*z_8vD_H熔接性好。g_f-L_A_Y）R0（右图）BRIDGESTONE ANCHOR的铬钼钢车架，该公司的宣传用语是与铝合金制一样轻，价格约（左）6,700多元，（右）5,000多元。_F WD_V rsV0铬钼钢车架的优点2B R_Ms（0（1）.加工性好OKbike自行车资讯网_C!S2U_O_C_j 铬钼钢的车架是历史最久的车架，因

10、此对它的研究时间也最长。现在能做到车架所需强度的极薄的管道。OKbike自行车资讯网h#f_d3T S9h/U!f_w（f（2）.冲击的吸收性能好OKbike自行车资讯网*U_E_E_mb）R骑感极好，如像弹簧般的骑感。构成车架的铬钼钢管道有优异的吸收冲击的性能。_E_O_p zl_W_Z0（3）.焊接容易_Y#K0T4_N:0铬钼钢比起钛、铝焊接容易。可以设计成名种形状。另外，焊接后也不需要热处理，因此不需要大型的热处理设备，成本低。OKbike自行车资讯网$JS*|）y E（4）.价格便宜_B_J_a8W&D0虽然有些高挡次的铬钼钢车架价格贵，但一般价格便宜。也可以说，用便宜的价格买到高挡

11、次的车架。_u;D0!y_G_A1Z5F%d0铬钼钢车架的缺点_S b_i（I6t_U A9xx0（1）.容易生锈l#|9A- k_r*H0车架用的铬钼钢含有铬，但是添加量少（不锈钢含有12%的铬）的铁系合金。若没有施有表面处理的话，有伤口时容易生锈。但是一般都有进行防锈加工。自行车的场合，管道的肉压薄，生锈后的影响将会非常大。生锈肉压减少强度下降（应力集中）。OKbike自行车资讯网 q_J6e_L_uJ#r（2）.金属的疲劳显著（应力集中引起的金属疲劳）OKbike自行车资讯网_v_G;Y9&K_R9n若使用肉薄的铬钼钢车架时需要注意！当然金属疲劳这个现象任何金属都会产生包括铝等在内。金属

12、疲劳现象简单地说：金属虽然具有防止塑性变形的小小的力量，但是反复施加应力时，金属可能被破坏（被称为微细的应力集中）。飞机出事时，有时候也是某部分的金属疲劳引起。对自行车来说，由于金属疲劳的原故，可能出现强度不能保持。例如，进行DH时产生的冲击缩短了自行车的寿命。若感觉到踩踏时不那么顺利前进时很有可能是金属已发生疲劳。mCA_o.t_S_0焊接部位，如从管道侧（母体）到溶融的部位（溶接部），结晶的特性都会显著变化。为使这些组织均一化，本来应该再次结晶化（详细内容后述）。但是车架加工厂不一定有这种大型炉，另一方面，这种加工使已经冷却过的再次硬化，使得变增强的管道的强度降低。OKbike自行车资讯网

13、_i7n_A z_L_Q J由于存在上述原因，焊接时采用各种方法来加工。如利用低温焊接等方法制造车架。不管是任何优秀的焊接，焊接部位（1000C以上）和另管道侧（室温）之间的温度差，冷却时收缩而发生残留应力。该部位受到应力集中时，可能会产生裂缝。结果自行车骑的时间长时可能会引起金属疲劳，微观的硬化加工也使冲击的吸收性也变得差。铝合金 （Al-Mg-Si,Al-Zn-Mg-（Cu）很久以前就有用铝合金制作的车架。轻而价格低是它的优点。但是从轻来说，当前与铁素材比较相差并不大。老车手对它的反应是虽轻但易弯曲。虽然经过多次改进，但是始终克服不了杨氏弹性模量低的缺点。最近的铝合金车架，为了提高杨氏弹性

14、模量，加大管道外径，使用扁平管，或者对铝管进行热处理等，制造出轻而有刚性的车架，这种最新的铝合金车架对车手来说，具有足够的轻量与刚性。OKbike自行车资讯网L_R5h5q-S7W+s_i5A_c_C铝合金是纯铝中加入Mg，Zn，Si，Cu等金属的合金。铝本身具有轻量、可塑性好、耐腐蚀等优点，加入其他金属后显著提高了机械性能。自行车所使用的铝合金多数为6000系（Al-Mg-Si）和7000系（Al-Zn-Mg-Cu）两种，经过热处理（铝耐高温，在高温下能改变性质）可以制成名种各样的材料。#j%a-q_U_z_o8b:e06000系被认为是耐腐蚀、强度好、焊接性也好的材料。下表表示使用最多的6

15、061合金的机械强度。OKbike自行车资讯网e$b K4?#D4X7000系是铝合金中最强的材料。尤其是7075是特超硬铝（制造飞机的材料），但是它的焊接难度大，耐腐蚀性差（会发白）等。下表表示使用最多的7005和7075合金的机械特性。表中的有关热处理以如下数字来表示：*v%R_h）gm70-0：完全退火I b9T_c1k（s0-T5：人工时效（无溶体化处理）_K4N_h#U_e0-T6：溶体化处理后人工时效OKbike自行车资讯网_8m_P_Q6d_K_Z-T7：溶体化处理后稳定化处理:B r-M_ p B r:m0-T8：溶体化、硬化加工、人工时效OKbike自行车资讯网_J_f5X!

16、K.y（右图）i-DRIVE车队用在XC比赛时的铝制轻量型车架，价格约2万元。L_r_A.X+W_O0 6061合金的机械特性OKbike自行车资讯网&M_r_c% B6FH S热处理）j_t3Tzf（PQ0伸长强度（Mpa）耐力OKbike自行车资讯网_S!S_F_o5）R9b_t2F7Z）X（MPa）_Z n）e&M 3v V0伸长（%）OKbike自行车资讯网5Z#E o_b_E/F* jS6$K.p8n_C+T0剪断强度（MPa）（t8w:S*U-z6p3S,Q_v0布氏硬度%W3v_q（E0m_A0疲劳强度（MPa）j_K_K1m z89C4Y0T58W4c3c2I U_G-a019

17、0OKbike自行车资讯网）v_r!z（?）J ?GW148:y-g_C_s7Q012（b3q_K$U-V_c_A0119OKbike自行车资讯网3cT_E_v0_4A1S_H4%b;60OKbike自行车资讯网 I_t0K#H t6L67OKbike自行车资讯网-_s_o*H_t_s_K_w_t_w1WT6-x*a_c_*g!H0246_c_r1o_g_a8o6K0218OKbike自行车资讯网!_m（J;&Q4_123B JZl,l_|0155OKbike自行车资讯网g I_Q_XUOu73_S_q_C-J:z Y3tHC067OKbike自行车资讯网A a: A_）1DT835C Z_x

18、 h;0260OKbike自行车资讯网）f!b_.D_?_t0E$O_H_v246_z7N-Y_g_V_ A.G_|011OKbike自行车资讯网r_X_1e_JI x_y155._S,!h!T6_082_S 7Y_f_b/E_s0-OKbike自行车资讯网o（A;N_s,m;R ;cb_K7005，7075合金的机械特性OKbike自行车资讯网_r_QS7P3k*jm:Y G合金名称热处理（MPa）耐力N!f5J q_I_c.M0（MPa）_d_c_R_l_m_5_0（）EOKbike自行车资讯网_:t_S_o1by0aY3_z（GPa）7005T53345305130OKbike自行车资讯

19、网_Q_c:C v）B_f%Rn（7003）1074P_K（b+p5K_A_0（7003）707523010716317T6,T65159752611铝合金车架的优点（1）.可以制作重量轻的车架_f_e7w_F_Z_c1d_i B0铝的比重轻但不够硬，为了增强强度把它制成合金并施予热处理。热处理采用时效析出增强法，简单地说，在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。在某种高温下进行热处理时，会引起时效析出，若没有经过这个程序的车架，也会引起常温时效。就是说把车架放置在房间内也会逐渐变强。OKbike自行车资讯网27x1l_&M2U许多铝合金制车架用6061T6材料来制造。T6标志表示经过热处理、时效

20、。若没有热处理的话强度只能达到1/2，或者1/5的程度。OKbike自行车资讯网7y_H_h Q6*X_r_i有7075标志的自行车零件（如XTR曲柄等），严格来讲没有经过热处理。也就是说因没有时效，因此是常温时效。7075合金本来就必要进行热处理，通过热处理其强度可以增加5倍。OKbike自行车资讯网 X_F7T!Y_y_D#_E1另外，7005合金也常用来制造车架，它的强度比不上7075，但是它在常温下也能够进行足够的时效的材料。这种材料也可用Padded加工制成薄料。但是材料本身的强度及杨氏弹性模量低，因此加粗管道直径来提高刚性。通常被称作铝制粗管道的是这种类型。OKbike自行车资讯网

21、_d;v8Q2m*z_M,kQO（2）长时间使用外观不怎么变化OKbike自行车资讯网_A8U_V_4B_P铝本身是很容易受腐蚀的金属，在空气中几乎不存在没有被氧化的铝，放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢？原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化（有时会发白）。OKbike自行车资讯网_w+|:t J50?另一方面，骑这种材料制造的自行车时，骑的次数越多，应力发生的次数也高，强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量，许多车架使用薄料来制作（薄的程度已达到极限）。这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作车架，到底长时间使用后强度变化将

22、是如何呢！Dedacciai公司制作的SC61-10A等是表面施有喷丸硬化加工（KET处理）的管道，这种加工的目的是延长疲劳的寿命。根据公开的数据，能提高140%。，KET处理是：疲劳破坏是在金属表面上所发生的裂缝为起因，因此用硬化加工技术来提高金属表面的硬度。OKbike自行车资讯网!R_D;F.G_b*;d铝合金车架的缺点_|_Ry$Y ?Z01）.铝是弹性率及刚性低的材料。因此采用粗的管道，或者改变形状如cross-over管、padded管等。OKbike自行车资讯网_m6_t,e_d6?_X_J（2）.需要进行热处理OKbike自行车资讯网_x;Y$k4 _K9J v3|必需进行热处

23、理，否则强度不够。因此一般的规模不大的工厂无能力购买热处理设备。尤其是6000系的铝合金管，多数情况是管道厂家指定热处理条件。OKbike自行车资讯网$?4h_N_d_g*AkQ7_8y钛、钛合金（Ti,Ti-Al-V）美国在60年代首次使用钛合金来制作自行车车架。钛合金给人的印象是轻而硬。早期的钛合金车架，作为比赛用车，刚性不足，其车架不适合于长距离赛车，也不是适用于所有的比赛，只适合用在山岳，或者Big reces, Time traial等需要轻型车的特定的场合。开始时钛合金使一些人着迷，曾经有些热中于轻量化的骑手，把所有的螺丝都换成钛合金制的才满意。钛金属给一些人错觉，贵而稀有，实际上

24、钛是地球上埋藏量丰富的元素之一。只是由于合金的制作成本高，价格才较贵。_Dl_U_J z_Q9v0金属钛比重轻、强度大，同时耐腐蚀性高的材料，一般用在特殊的环境里。在金属钛里添加铝、钒（Li.V）时强度显著提高，热处理也和铝合金一样通过时效处理可以提高强度。_F_A_TN_J0 钛合金的机械性能OKbike自行车资讯网_G1x5s0w z#Q*h;Q_?合金名称j_F-fR）z2P_q0区分OKbike自行车资讯网T1_n）j.R（$拉伸强度（MPa）_c_ Z2N_4r0耐力（MPa）$|_I*Z_j_W!i%j.0伸长（）OKbike自行车资讯网;TU*C 3B6s3rE（GPa）_q_

25、3C_p,aa_f K0纯钛_0W1A（o-;u f_p.F_Z0JIS 3种_P_Q_P（D6k_L_q_r0480620_M（c2Z_s:d9t_E4M B0345_j_G J%_Y_A/J!j_l x7q018_#w%:#j*_R0105%Z%m*!p t_P_?,Q0Grade 4OKbike自行车资讯网_g_P_R d_z_S0D5506,u_x a0C2n0480_Q_K7_h_z!e_015OKbike自行车资讯网/E_x*r_?4J-PTT8001C l_F_X_W9rj0800OKbike自行车资讯网8N_D_POF_MOKbike自行车资讯网$Ow_Ta_D X2（m_x&

26、u4A_b_t0UTT75OKbike自行车资讯网3d（m）_D_Xd_hi0J2F_z 7508m4F&Z_:H_z 0OKbike自行车资讯网,T_s_Tm_UQ*RG_P _xOKbike自行车资讯网7h_x*g/o23-2.5TiOKbike自行车资讯网P.:m_n2y_r/Q5o退火_J_U_O_e!Y j%l,U_Q;p_i0685OKbike自行车资讯网_S_k!#.f）z_F0G590_J_b_T_y S#Ft_0200z A&f（T_k U_M_h_w0OKbike自行车资讯网_ o_N）XI_B1N_p+A_s_u6W6-4Ti_y&K_N_U;G:4qa_U_f0退火OK

27、bike自行车资讯网X5Q_ p_C_f8F_D_d_980OKbike自行车资讯网1 5|6#di _iC9202K_c_j_v_b_i_m014OKbike自行车资讯网_N_F_SD+G/S_l110OKbike自行车资讯网_+ad-s-|:|t 时效处理OKbike自行车资讯网_O_i（Qc_1160P_F/K_q Y B_z+J M01100.Z_K K_z|_I_A010OKbike自行车资讯网 f_f0UA/U）（z f钛合金车架的优点OKbike自行车资讯网2U_u Oi_a!q_（1）.可以制作轻量而强度大的车架纯钛金属的强度更高。在钛金属中添加铝和钒，弹性更高（和铝比较），也有利于设计。OKbike自行车资讯网0v_m_D_#1E3L（2）.不生锈：钛在一般的环境下几乎不会被腐蚀。但是它有另一种腐蚀现象即异种金属腐蚀。例如，不同种类的合金接合在一起时，成为电极状态，电位差使局部通电引起腐蚀。对此现象采取的措施是用脂膏