自行車材料基礎(chǔ)篇碳鋼

1、自行車材料基礎(chǔ)篇碳鋼碳鋼未故意添加任何合金元素的鐵（Fe）碳（C）合金為碳鋼，碳在鋼中有提高強度的作用，含碳量越高，強度越好，但含碳量高于0.8%時，含碳量越高，鋼越脆，因此在車架及前叉的材料為強度適中，塑性佳，易加工的中低碳鋼，碳含量約0.25%0.35%。碳纖維（CERP)碳素纖維的學名叫“聚丙烯晴基碳纖維”由碳纖維與相關(guān)的基體樹脂（如環(huán)氧樹脂）備制的復合材料其多項物理力性能如：比強度、比彈性率等可以與金屬媲美，但是比重卻比金屬輕得

2、多。碳纖維車架的特徵是「輕、不彎曲、沖擊吸收性好」，但是，充分發(fā)揮碳纖維的優(yōu)異性能，在技術(shù)上看起來不是那么容易，各碳纖維材料廠家之間的品質(zhì)差異也較大。自行車廠家考慮到成本問題，不大可能使用高等級的碳纖維來制作車架。雖然存在上述的現(xiàn)實問題，但是碳纖維車架還是具有其他素材所沒有的優(yōu)點，可以制造8、9kg左右的輕量自行車，這種碳纖維輕量自行車，登坡時最能體現(xiàn)其優(yōu)點，登坡順利而爽快。而不會像一些輕的鋁合金車架，登坡時感到有一種向后拉的力量。碳纖

3、維是把碳纖維用樹脂凝固成形的東西。非常輕，但它是具有方向性的材料(拉伸強但容易斷)，因此采用把薄料層層重疊的方法來解決缺點。通常每束含3000根碳素纖維的稱為3K編織的碳纖維布，按照每平方厘米的編織密度計算可分為：5束、6束、7束、8束等，其單層厚度約在0.25——0.29mm之間，密度越大、厚度越厚。每束含1000千根的稱為1K，其編織密度會大大超過3K碳纖維布，但是它的厚度卻只有0.15—0.2mm左右。由于工藝復雜1K碳纖維布的價

4、格幾乎是3K碳纖維布的3倍，也許是性價比的緣故，多數(shù)制造商均采用3K碳纖維布制作。●碳纖維車架的優(yōu)點(1).可以制作重量輕的車架碳纖維車架是把碳纖維對著發(fā)生應力的方向?qū)訉盈B而得到強度。碳纖維車架非常輕，這是它的密度和強的拉伸強度構(gòu)成的。捷安特的碳纖維車架非常輕，2000年的型號1.2kg重(2).沖擊吸收性好碳纖維用來制作殘疾者運動時用的假腿，或者特殊的彈簧等被用在各領(lǐng)域。利用它的吸收沖擊力優(yōu)異的性能，制作不用避震器的自行車。如SCOT

5、T廠的ELEVATED車架是著名的。但是各個廠家之間的品質(zhì)差異較大，有的很硬，因此這種車架乘騎后才能知道好或者不好。(3).可以制造各種形狀的車架碳纖維的基本成型方法是，在模具上鋪上纖維片然后流入樹脂并燒固?？梢灾瞥筛鞣N形狀的車架。如TREK的Y車架是著名的。●碳纖維車架的缺點(1).復雜的應力計算構(gòu)成碳纖維車架的是碳纖維，它的特點是拉伸強度強，但剪斷強度弱，加工時需要進行復雜的應力計算(縱剛性、橫剛性)，根據(jù)計算把碳纖維片重疊成型。加

6、工技術(shù)各廠家各異，應選擇有經(jīng)驗而可靠廠家的制品是很重要的。的壽命。若感覺到踩踏時不那么順利前進時很有可能是金屬已發(fā)生疲勞。焊接部位，如從管道側(cè)(母體)到溶融的部位(溶接部)，結(jié)晶的特性都會顯著變化。為使這些組織均一化，本來應該再次結(jié)晶化(詳細內(nèi)容后述)。但是車架加工廠不一定有這種大型爐，另一方面，這種加工使已經(jīng)冷卻過的再次硬化，使得變增強的管道的強度降低。由于存在上述原因，焊接時采用各種方法來加工。如利用低溫焊接等方法制造車架。不管是任

7、何優(yōu)秀的焊接，，焊接部位(1000C以上)和另管道側(cè)(室溫)之間的溫度差，冷卻時收縮而發(fā)生殘留應力。該部位受到應力集中時，可能會產(chǎn)生裂縫。結(jié)果自行車騎的時間長時可能會引起金屬疲勞，微觀的硬化加工也使沖擊的吸收性也變得差.鋁合金（AlMgSiAlZnMg(Cu)）很久以前就有用鋁合金制作的車架。輕而價格低是它的優(yōu)點。但是從「輕」來說，當前與鐵素材比較相差并不大。老車手對它的反應是「雖輕但易彎曲」。雖然經(jīng)過多次改進，但是始終克服不了楊氏彈性

8、模量低的缺點。最近的鋁合金車架，為了提高楊氏彈性模量，加大管道外徑，使用扁平管，或者對鋁管進行熱處理等，制造出輕而有剛性的車架，這種最新的鋁合金車架對車手來說，具有足夠的輕量與剛性。鋁合金是純鋁中加入Mg，Zn，Si，Cu等金屬的合金。鋁本身具有輕量、可塑性好、耐腐蝕等優(yōu)點，加入其他金屬后顯著提高了機械性能。自行車所使用的鋁合金多數(shù)為6000系（AlMgSi）和7000系（AlZnMgCu)兩種，經(jīng)過熱處理(鋁耐高溫，在高溫下能改變性質(zhì)

9、)可以制成名種各樣的材料。6000系被認為是耐腐蝕、強度好、焊接性也好的材料。下表表示使用最多的6061合金的機械強度。7000系是鋁合金中最強的材料。尤其是7075是特超硬鋁(制造飛機的材料)，但是它的焊接難度大，耐腐蝕性差(會發(fā)白)等。下表表示使用最多的7005和7075合金的機械特性。表中的有關(guān)熱處理以如下數(shù)字來表示：0：完全退火T5：人工時效(無溶體化處理)[T6]：溶體化處理后人工時效T7：溶體化處理后穩(wěn)定化處理T8：溶體化、

10、硬化加工、人工時效●鋁合金車架的優(yōu)點(1).可以制作重量輕的車架鋁的比重輕但不夠硬，為了增強強度把它制成合金并施予熱處理。[熱處理技術(shù)]采用時效析出增強法，簡單地說，在金屬內(nèi)形成一種妨礙金屬變形的物質(zhì)。在某種高溫下進行熱處理時，會引起時效析出，若沒有經(jīng)過這個程式的車架，也會引起常溫時效。就是說把車架放置在房間內(nèi)也會逐漸變強。許多鋁合金制車架用6061T6材料來制造。T6標志表示經(jīng)過熱處理、時效。若沒有熱處理的話強度只能達到12，或者15