介绍一下不同材质的车架材料：铝合金，钪合金，钢，钛，和碳纤维

午夜猛兽

先说铝合金：

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。

      6000系被认为是耐腐蚀、强度好、焊接性也好的材料。

      7000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。

       2 铝合金车架的优点

      (1).可以制作重量轻的车架

       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。

       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。若没有热处理的话强度只能达到1/2，或者1/5的程度。

      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。

       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。

       (2)长时间使用外观不怎么变化

        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)。

       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。

      3 铝合金车架的缺点

       1).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。

       (2).需要进行热处理

       必须进行热处理，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。 

      4 几种车架材料的机械性能的数值比较：

      （1） 密度：

       用在自行车上的材料 密度（g/cm＾3）

       铬钼钢(低合金钢)         7.9

       铝合金                            2.6-2.9

       钛                                     4.5

       钛合金                           4.3-5.1

      自行车上最常见的铝合金型号

       6000 7000 7075 7005 6061 2093 2000 6061高\低成色 原色矿石铝合金 阿伯其铝合金

       一、分类 ：展伸材料分非热处理合金及热处理合金

      1.1 非热处理合金：纯铝─1000系，铝锰系合金─3000系，铝矽系合金─4000系,铝镁系合金─5000系。

       1.2 热处理合金：铝铜镁系合金─2000系，铝镁矽系合金─6000系，铝锌镁系合金─7000系。

      二、合金编号：我国目前通用的是美国铝业协会〈Aluminium Association〉的编号。

       举例说明如下：1070-H14(纯铝)

       2017-T4(热处理合金)

       3004-H32(非热处理合金)

       2.1第一位数：表示主要添加合金元素。

       1：纯铝

       2：主要添加合金元素为铜

       3：主要添加合金元素为锰或锰与镁 

       4：主要添加合金元素为矽

       5：主要添加合金元素为镁

       6：主要添加合金元素为矽与镁

       7：主要添加合金元素为锌与镁

       8：不属於上列合金系的新合金

       2.2第二位数：表示原合金中主要添加合金元素含量或杂质成分含量经修改的合金?BR>0：表原合金

       1：表原合金经第一次修改

       2：表原合金经第二次修改

       2.3第三及四位数：

       纯铝：表示原合金

       合金：表示个别合金的代号

       ＂-″：后面的Hn或Tn表示加工硬化的状态或热处理状态的链度符号 

       -Hn ：表示非热处理合金的链度符号 

       -Tn ：表示热处理合金的链度符号

      6061和7005的技术指标相接近，7005比6061更硬，且可以抽制db不等管，山地车架极端轻量15寸可做1400多克，公路车架可做到48架高1200多克，据说经过7道延展工艺后的tb管还可以令车架再轻100到150克。

     从98年开始，台湾就在研究一款比6061和7005更好，但比钪合金更便宜的铝材料来做车架，后来就诞生了u6（6063铝合金），u6并不是6000级铝族的一个延伸，这仅是其一个代号，据说还有个别名，这种铝材的强度重量比和7005更高，但不如钪合金铝，但是材料中由于添加成分不同，所以铝材居然具有了新的特性，也就是具有了一点弹性，这种铝生产车架也不会产生类似6061和7005的死硬，用于攀爬车架的时候，后叉的这点弹性可以避免车架更容易遭受冲击的直接伤害，将冲击力度花费在轻微的金属型变上，目前国内最著名的两家攀爬车架公司深圳的echo和石家庄的speed－race，都使用u6铝合金生产其出口级铝架。另外还有些比如闪电s-work采用的特殊铝材（有人称其为u7），以及目前最新的加入了钛敲击声如陶瓷的KINESIUM合金.今年年低或者明年，还可能会出现u8合金，现在正在研制中。7075是可以焊接的但难度极大，使用4000号焊条，但是这种焊条的强度不足，只能用于焊车架过线器等部位，所以目前7075不适合规模化做车架。 

     7075目前台湾已经开始生产，过去是美国军方的一种机密金色，用于做战斗机外壳，铝中添加了大量的锰，使得硬度非常的高，但是脆性也是非常的大，其金属具有特殊的分子方向型，这种方向性成就了这种合金的朝硬度，所以这种铝不适合用于铸造件的生产，通常是金属合成后，锻造在cnc切割，以保持其金属分子方向性。目前世界上只有几个不多的工厂可以对其进行铸造保持分子方向性，如德国的西塔公司，就能铸造生产7075龙头。U6就是6063，mega-lite6066铝合金，具有比u6更好一点的弹性，speed race出口车架在204将会使用；另外，pulo车料在展会也展出了U6pro，基本上已经是u7，明年可能会出现u8。

      铝合金型材生产包括熔铸、挤压和氧化三个过程。

      1.熔铸是铝材生产的首道工序。主要过程为：

      （1）配料：根据需要生产的具体合金牌号，计算出各种合金成分的添加量，合理搭配各种原材料。

      （2）熔炼：将配好的原材料按工艺要求加入熔炼炉内熔化，并通过除气、除渣精炼手段将熔体内的杂渣、气体有效除去。

      （3）铸造：熔炼好的铝液在一定的铸造工艺条件下，通过深井铸造系统，冷却铸造成各种规格的圆铸棒。

      2、挤压：挤压是型材成形的手段。先根据型材产品断面设计、制造出模具，利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形。常用的牌号6063合金，在挤压时还用一个风冷淬火过程及其后的人工时效过程，以完成热处理强化。不同牌号的可热处理强化合金，其热处理制度不同。

      3、氧化：挤压好的铝合金型材，其表面耐蚀性不强，须通过阳极氧化进行表面处理以增加铝材的抗蚀性、耐磨性及外表的美观度。其主要过程为：

      （1）表面预处理：用化学或物理的方法对型材表面进行清洗，***出纯净的基体，以利于获得完整、致密的人工氧化膜。还可以通过机械手段获得镜面或无光（亚光）表面。

      （2）阳极氧化：经表面预处理的型材，在一定的工艺条件下，基体表面发生阳极氧化，生成一层致密、多孔、强吸附力的AL203膜层。

      （3）封孔：将阳极氧化后生成的多孔氧化膜的膜孔孔隙封闭，使氧化膜防污染、抗蚀和耐磨性能增强。氧化膜是无色透明的，利用封孔前氧化膜的强吸附性，在膜孔内吸附沉积一些金属盐，可使型材外表显现本色（银白色）以外的许多颜色，如：黑色、古铜色、金黄色及不锈钢色等。

       铝合金的牌号代表了他们的强度，强度越高越好,但强度与工艺也有关,比如T6之后的6061-T6的强度与SS400有相同的相许应力,也就是说其硬度可能大于没有T6的7075,而且CNC的强度更大,比如SHIMANO的XTR曲柄严格来讲没有经过T6,所以即使是用了7075CNC的盘片和曲柄,还是有人说TV的比它硬......一般是牌号越大,就越硬.不过像2014 2024的是超硬铝.1,3,4系属非热处理铝,6061不能CNC,这里不谈这些.拿LZ的7005来说,7005铝是由Al-Zn-Mg-Cu合成的,密度2780KG/M3,在加工上,7005液相线温度是643C‘,固相线温度是604C‘,退火温度是345C‘400C‘ T53:挤压机淬火后,先以自然时效72h而后人工时效60-110C‘要8h 145-155C‘要16h.但是7005如果热处理不妥,会有应力腐蚀.不过LZ用7005的也很不错了.....

       一般情况下1xxx是纯铝，3xxx是铝锰合金，这两个系列都不是很好，强度也是最差的，5xxx是铝镁合金，强度一般也不是很高，在向上面就是6xxx，自行车上面一般都是6061或者6063的，这种比较常见，再向上面就是2xxx，一般2024 2017，这种还可以，但是因为含铜，比较容易腐蚀，最好的就是7xxx，一般自行车上面采用的是6061 6063 7005 7075 ，7075比7005好，一般情况下，保持40公里每小时，撞倒什么东西不会变形。

       1. 目前铝合金车架普遍使用的材料是7005与6061两种。

       2. 7000系列主要以锌为主要合金，成分比例达到6％。6000系列主要以镁和矽为主要合金，总成分比例较低。

       3． 论强度的话7005较强，但只是稍微强一点，从表中可以看出来，yield strength（让铝材永久弯曲变形的力度）只比6061强一点。

       4． 所有用作车架材料的铝合金都经过热处理T6，

       5． 但论整体来讲，6061是较好的材料。由于7005含其他金属比例高，所以焊接，处理都比较困难，尤其是7075（后两个数字代表含合金比例）它的比例更高，所以一般是不能用作车架的材料。相比之下，6061由于含其他金属比例较低，因此可以通过异型，各种处理来增加它的强度和减低它的风阻，甚至可以做到3次抽管来减低重量。

       6． 虽然7005管购买价比较高，但整体来讲6061的生产成本比较高，因为6061所经过的热处理和其他工序比较烦琐复杂。因此6061的车架一般比较贵。也因此大多比较高端的车架（如TCR）也使用6061.

        纯铝的硬度不高，比较软，但是合金就很硬了。通过加入不同的金属可以得到各种合金，6061，7005，7075都是铝合金的型号。

       6061是最普遍的铝材，轻，强度好，而且经济实惠。

       7005是轻化铝材，强度比6061稍微高点，但是轻了很多，价格也高。 

      7075是最轻且强度最高的的铝材，价格也超级贵！7075的强度不亚于钢了。

       另外还有就是Estane铝材，estane是--聚氨基甲酸乙酯，是一种弹性纤维，混合在铝材中，可以彻底解决铝合金的硬度过高的问题。还没见过有哪种estane铝材的车架价格低于7000人民币。主要用来做DH,目前知道的就只有Giant DH team了。DH comp是7075 T6,DH team是 7075 estane，外观一样，差别就跟XT与XTR一样，材料的本质差别。这也可以解释同样都是铝合金的车架，为什么便宜的只有几百，贵的就上好几千。最后，还有一个T6，是一种金属加工工艺，T6标志表示经过热处理、时效。若没有热处理的话强度只能达到1/2，或者1/5的程度。 

      其他材质：

      钢：    合金也有好几种，弹性不错。适合做细节零件，在微小零件上铝合金的强度就因为硬度而影响了。

       碳纤：  轻，强度一般（但也够高了）压缩后的碳纤韧性介于钢与铝之间。价格还好。但即使不用，寿命也受时间影响。

     镁合金：重量轻，强度还行，耐磨。用于碟刹碟片和减震。manitou的都是用镁合金做减震的套管。

       钛合金：不知道添加了什么，感觉上和钛的性质差了很多，很好也很贵。

       T6 是一种热处理工艺，为了使金属表面产生淬火层，达到更高的硬度。一次T6 热处理要花二十多个小时。

       补充一些东西：

       热处理，在进行T6热处理之前，一般是进行T4热处理，时间长度为十几个小时，之后出热处理炉，冷却，校形，再进入T6 热处理炉，做二十多个小时的T6热处理。之后出来再检查一下是否需要校正，不需要的就可以开始做图装，打标出厂了。其实热处理的种类非常多，像以前美利达帮闪电作的一款架子上面使用的是U7热处理工艺，那个的具体工艺流程就不知道了。

       车架的制作过程一般是厂家买来不同直径的圆形或者方形管材，然后上机器把直管压制成需要的弯曲度，如果要抽管也是上机器抽，如果是需要异型管材就用圆管或者方管用机器压出来，之后就是焊接，焊接分两道工序，第一道是用几个点焊把管材连接在一起，之后就是正式的用鱼鳞焊把车架牢固的焊接在一起，然后上台架校正，之后要用酸把车架表面的氧化层洗掉，然后就是T4，T6 的热处理工序了。如果是钛架，焊接就要用氩弧焊以保证质量了。

       钢的韧性好，一般运动车如果使用钢架都是使用铬钼钢，价格比较贵，更高级的钢材型号有653，853等等，那些钢材制成的钢架的价格就远比铝价贵了。但是钢架的弹性，可修复性都比一般的铝架好的多，就是太重了。

       碳纤维是一种复合材料，大致可分为：碳碳复合材料和碳氧复合材料，碳纤维的特点是韧性好，很多高级的碳纤维的产品的韧性可以达到让人瞠目结舌的程度，例如一根高端的碳纤把横，在厂家的测试机上可以被弯成像弓一般，而不断裂，当然机器上的力量和人手上的力量不是一个概念了。碳纤维材料只要用钢材的四分之一的重量就可以达到钢材的强度。而且易于塑形，适合在公路车架上面做出符合流体力学的外形来，而且更轻，吸收微小振动的性能也不逊于钢架。

       镁合金的特性是，比铝合金轻，吸震性能好。所以适合做车架和前叉的外管，但是不耐磨，硬度稍差，所以不能做前叉内管。镁合金经过特殊处理可做碟刹片，也有过铝合金碟片的，是ALEX轮组上带的一对，表面淬火处理的很有意思，硬度很高，不知道到底是怎么做的。很漂亮的碟片。

       钛合金是在纯钛中掺入了很多不同种类的金属，有铝，钒等等等等，非常多，掺入不同的金属可以制造出特性差异极大的钛合金出来，纯钛因为太软所以不是很适合使用在受力较大的运动器械上。

      这些型号的强度差别不太大，原材料价格也差不了太多。6061为最常用的铝合金材料，汽车、摩托车包括自行车用得比较多，价格低，上到7系强度要大一些，工艺性相对6系铝材而言也要差一些（但铝合金材料的工艺性都很好），当然价格要高，但高不了太多（对于各种型号的铝合金的价格从网络上很简单的就可以知道个大体）。材料的区别并不是车架价格的主要因素，（以下只代表优秀品牌）研发才是主要的，某个车架，如果多用普及型管材，就算是用了7075，那价格也不会高到哪儿去，但如果多用异型管材和特殊结构，价格当然就上去了。美洲的很多品牌多用7005和7075，比如GT、MOUTAINCYCLE、ROCKYMOUNTAIN、KONA这一类的现在DA BOMB也多用7系铝了，捷安特也把6系档次提高了，美丽达还在铝镁合金上下功夫。

[ 本帖最后由 午夜猛兽 于 2009-6-9 09:17 编辑 ]

午夜猛兽

钪合金是目前最先进的铝族合金，强度重量比在车架铝材中第一，其制造1100克的山地车架强度相当甚至超过了1400克的7005铝架，所以scott以及jbc都使用其顶级sc9000合金做竞赛车架，但是同重量比的钪，1吨的价格是黄金1吨的6倍，所以价格一直居高不下。

天天漫跑

沙发来不及就板凳！

先顶再学习！

午夜猛兽

选车架如同选老婆，下一个车架你选什么？

某个车友：老李说的很实在.潜水很久,现在说点.本人也正在考虑第2辆车到底使用什么车架,包括YETI ARC,SANTA CRUZ,SCOTT,KONA,BMC,VOODOO,JBC 等等都在国外国内网站看了一圈,总的来说印象是美国设计车架比较厚重结实,因为北美比较多流行全山地,比较少乡间越野;而欧洲则相反,这个跟地理条件都是很有关系的.比较大的名牌如SANTA CRUZ就很难找到一个适合乡间越野的车架,而欧洲亚洲设计的车架都容易找到比较轻便的.组车和骑车还是看自己要用这个车干什么,如果仅仅骚包,当然越贵越好.但是我在上海这个连山都难找,一马平川的地方,是绝对不会组个AM或DH的.大品牌如KONA钪,在MTBR上也是评价两个极端,有人说完美,有人说一年内弄断了两根.个人意见还是亲身骑骑,体验一下,才能知道自己想要什么,应该要什么;就像谈对象,看照片挺美,实际人是个大小姐脾气,相处一定很难.以上纯属个人意见,合理就听,不合理就扔一边.
老李：是的，深思熟虑，适合使用环境，适合自己的特点，适合自己的喜欢和消费能力，那才是最好。
    我自己的装车也是经历很多弯路的，就山地车架来说，我玩过2台软尾，4台铝合金，2台钪合金，3台钛合金，以及1台铬钼钢，2台853钢，这里可以稍微总结一下
    每类型车架都不能说一无事处，但也不能说谁十全十美，铝架钪架用的最多，较颠簸的路感，差异其实都不是非常大，价格便宜，轻量更是钪架尤其突出，对付短程不错，对于爬坡的比赛那是一种非常锐利的利器！长程越野你要有充分的耐受能力，跑平路都还好，只是不要走到有大量坑凹的柏油古道，否则真让人想停下来休息，那种环境特别是下坡的颠簸，其实个人感受比越野更痛楚。
    两台软尾比较令人失望，包括之后测试过虫子的epic，在我们这里多山丘陵环境骑行，软尾爬坡很吃亏，越野的颠簸虽然有较大的缓解，但是却未必一定要用软尾，而长程骑行和长程爬坡，则深感被拖后腿的厉害。
    钛架实在是我最喜欢的之一，外观上它很符合我的喜欢，个人有时很痴迷抛光，更喜欢那种永久不变，并且轻量，当然唯一遗憾的是我踩踏有时候很猛，在骑行中途和一些终点，我很好斗，喜欢冲，钛架在那个时候让你感觉有点力不从心，颠簸中它的路感表现介于铝和钢之间，也算不错。
    钢架是我目前在使用的，铬钼钢的路感表现很类似钛架，在我未用其他车架之前一直觉得它非常好，一台大名axis钢架我骑了4年，那是我最享受骑行而疏与硬件升级的一段日子，而853则是我现在在用的车架，从voodoo的到jamis，它让我感受到最完美的路感，五通硬朗，发力时很干脆，后三角的弹性难以言表的美妙，那与我骑的后避震车架的那种吸收是不一样的感觉，让你能感受路面颠簸，但却不感觉难受而是坐上面享受它，我认为853钢架其是介于硬架和软架之间的一个东西，当然重量还是要提的问题，你也许6-7千合理打造的铝合金山地车的重量，你要花过万的钱才能获得那一重量，虽然坛子里面不乏9公斤的853，但是算算达到那个重量的成本，自己也就死心了，所以在坡上吃亏时，也只能用长途的感受良好来安慰下了。
    山地碳架，我只试验骑行过，不过都很小心，因为自己知道摔下去不正好，不是闹着玩的，也许最痴迷竞赛性能，并且愿意为此付出最大，且有那种经济能力的选手级爱好者，才会舍得，个人目前还仅舍得在公路车上装备碳架，对于公路车，那是我认为最完美的东西，目前未发现其它材料能有超越。
    玩车其实是一个过程，体验骑行，体验折腾，花费很多，当然这过程的乐趣和获得也很多，其实也是一种方式的花钱找乐子，目前我的一些想法，我想也许未来，真会购买一个一步到永久的东西，我也许会重金去云豹订购一只953钢架，当然真实的路感和特性还都是未之数，总之有期待的人是有快乐的，我认为这样的沉迷其实也很好。
   上面是老李的文章，恐怕也只有玩车的人才看得懂说的是什么
]看了老李的评价，我也想了很久到底要装个什么车才能满足自己的要求，我也迷惘了很久，曾经耍过XC，质朴不算高级，但很实在，很多美好的回忆很多快乐都是建立在以前的这个普通的铝架上，如同你的学生时代的初恋，没钱，但是很快乐，很多美好的记忆，很多朋友。。。
   后来，有点钱了，追求高级追求时髦，买了个顶级的车架V10，结果还把腿都摔断了。可以说是很痛苦的经历，可见适合自己才是最好的。就如同年轻的时候，没啥本事你非得去泡个美女做女友，结果碰了一鼻子灰，有意思吗？
   将来的自己最需要的是什么车架呢，其实我和老李的想法差不多，一个永久的，也许不是最顶级的不是最漂亮的，但它永不落伍，不会锈蚀，不怕挂花，永远光亮如新，不一定某个性能突出，但是一定综合性能最好，颠簸的路上，你能感受到它的关怀和温柔，不会颠得屁股发痛，年纪也大了，它应该不会让你再有好斗的性格，它会慢慢磨平你的性格，让你习惯匀速而舒适的骑行，重点不再放在骑行的技巧上，而是放在周围的风景上，你不需要再冒险飞也不再跳，因为你爱惜它，你会舍不得，它会是陪伴你下半辈子的好朋友。
  有人说车如老婆，我觉得确实很有道理。

午夜猛兽

这些资料也是我找来的，共同学习提高呵呵！

听涛

我的车架材料为6061，便宜又实惠！

午夜猛兽

经典魅力钢车架

现在开始练车的朋友接触的都是铝合金、碳纤维、钛合金、镁合金、钪合金等一系列新型材料，对钢车架这个遥远而陌生的材料已经没有了好感。殊不知，在一百多年的自行车运动历史中，钢材是刚性与重量方面均衡的理想用材。就骑行者身体感受来说，钢架也是最好的。钢车架虽然用于竞赛偏重一点，但是用于训练和普通爱好者 骑行却是非常好的选择，使用过大名钢架的国内车友都了解其车架的骑行感觉非常良好。今天钢架的重新被重视，是很多国内外厂家没有想到的问题，甚至钢架一直比钛架和碳架的供应还紧张，你或许马上出钱就可以购买到多种钛架和碳架，但是想购买到类似雷诺853这样级别的山地车架却很难。
    铬钼钢是铬、钼的合金。铬钼钢车架是历史最久的车架，冲击吸收性好，骑感极好，但应力集中引起的金属疲劳也显著。另外就是它的重量，这也是专业竞赛中使用较少的主要原因。目前，更先进的钢种可以做得出强度重量比很好的架子，但是这些钢架的价格甚至超过了钛架，所以成为没有性价比的车架。
    选择钢架和车友的个性往往有很大关系。一般选择钢架的人不忌讳钛架，因为这两种车架性质类似，仅后者更贵更轻，而喜欢铝架的人则很难说会去喜欢钢架，因为他们的个性中更喜欢性能和粗犷的外形多一点，而旅行者和年纪稍大的车友有时也会选择钢架，原因之一是曾用过，知道钢架有良好的骑行感觉，并且见识过早期的一些经典自行车，而那些车在那些年代多是使用钢架的，这个记忆的烙印已经深入这些车迷的心中，期望获得一台相同的车便成为一种宿愿，而且上年纪的人已经过了那种追求性能和浮华外形的年龄，更喜欢轻松舒适的骑行风格，这也成为选择钢架的另外一个原因。

午夜猛兽

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，只适合用在一些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。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。

钛合金车架的优点 (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。 (2)不生锈。钛在一般的环境下几乎不会被腐蚀。

(3)骑感好。钛也用在避震器的弹簧上。现在用钛制成的车架适合于长时间的骑行。有些车手酷爱钛制车架，认为骑感极佳。但是个人各异，有人和铬钼钢比较后认为，铬钼钢的车架冲击吸收性比钛车架好，骑感也比钛车架好(这和铬钼钢车架的形状以及用薄的管的结果应力得到增大也有关)。假若钛管的加工技术得到进一步改进，也许会有和铬钼钢同样的骑感。 有些钛制车架使人感到摇摆，这也许是使用plane管(没有加padded的，厚薄不能变化的管)有关。或者虽使用高强度的钛合金，但没有用薄的管等也有关系。

钛合金车架的缺点 价格高。钛在自然界以二氧化钛的形态存在，提练及加工过程复杂，技术要求高，并花时间因此成本高。再有溶接加工极为困难，因为钛和氧的亲和力极强，和空气接触后马上变成二氧化钛，而二氧化钛硬而脆，该部分的强度会不断下降。因此用惰性气体小心焊接。通常所说的Tig焊接是：(Tig：钨、惰性气体的略语)用钨电极及氩气体进行弧焊接。钛的焊接必需隔绝空气下进行。由于以上原因钛车架价格很贵。

午夜猛兽

车架的材料（综合评述）
车架 铝架 钢架 碳纤维 杂谈        
目前，可以制造自行车车架的材料主要有以下几种：钢，铝合金，钛合金，镁合金，钪合金，碳纤维等等，一般市场上出现的车架主要有钢，铝合金，钛合金，碳纤维。钪合金和镁合金是最近的新兴材料，比较少见。

要了解这些材料的特性，就有必要知道一些基本的概念和参数

1．强度（STRENGTH）。假设挂在金属棒另一端的重量，重到足以使金属棒产生永久的变形，也就是说，当移开重物时，金属棒仍然呈现弯曲，无法完全回复原状，即所谓的降伏(yield)。使材料达到降伏的力量因材料不同而不同，这就是所谓的强度。强度和车架的耐用度相关但和骑乘品质无关。强度 (strength)由材料的降伏强度(yield strength)决定。降伏强度和车架管材的品质、热处理制程及合金成份(某些品牌型式)有相当大的关系。

2． 刚性 (STIFFNESS) 假设一根金属棒的一端固定在夹具上，另一端加上一定的重量使得这根金属棒暂时弯曲，当把那个重物移开时，金属棒立即回复原来的型状。同样的重量加诸于不同材料时，会产生不同的弯曲程度，这就是刚性。刚性影响车架的骑乘品质，因为车架最怕在正常骑乘时发生变型。刚性决定于材料的弹性系数，而相当重要的是弹性系数和金属的品质及其合金的成份无关。举例来说，所有种类的钢，基本上具有相同的弹性系数。

3．重量(WEIGHT)除了强度和刚性之外，重量也是一个议题。和刚性一样，重量受到材料合金成份的影响相当轻微。即便你的车架贴着"Lite Steel TM"(轻量化钢材)，事实上，所有的钢材几乎具有相等的重量。

以下就是我们常见的几种材料的一些特性
弹性系数(刚性) 强度 (降伏点 ) 重量(千克/立方米)
钢材 30 46---162 7800---8200
铝合金 10-11 11-59(4-22退火后) 2700—3200
钛合金 15-16.5 40-120 4500—4700

要注意，刚性和重量和材料的品质、热处理或合金成份无关。举例来说，所有的车用钢管，从大卖场的廉价单车到价值数千美元的单车都有相同的弹性系数30，以及490的重量。

由上表中我们可以看出，我们用这几种材料做车架，在管材的形状和厚度相同的情况下，铝制车架的刚性只有钢制车架的三分之一，钛制车架也只有钢制车架的二分之一的钢性。也就是说，钢的车架是最结实的。当然实际情况下没有人会这样做车架，所以这个结论也就是不客观的了。


铝作为一种在运动自行车上使用最广泛的材料，最大的优点就是他的重量。铝的刚性和强度都很低，但是铝可以通过增加单位体积上的材料来弥补这一缺憾，而重量仍然不大。另外相对于其他的运动自行车的高级材料，铝的价格很低。
目前使用在高档铝架上的铝材（6000系列、7000系列）都是运用在航天方面的高级铝材。和一般的普通铝材相比，这些铝材无论是在强度还是刚性上都有显著的提高。而且厂家为了保证强度，都采取了使用较粗的管材、增大横截面积的做法，所以大多数的铝车架看起来都很粗犷。
铝长时间使用外观不怎么变化。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，形成致密的氧化膜（三氧化二铝）。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)
以上都是铝的优点，但是这种材料也有两个致命的缺点。
1． 铝的金属疲劳性很差，为了说明这一点，我们看下面的几幅图。
我们可以很明显的看到，铝的可乐罐很轻易的就被捏出了口子，而钢的水果罐头则安然无恙。铝材做的自行车架的致命弱点就是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，这也就是为什么在专业的使用强度下一个铝架只能支持2-3年的原因。
2．铝没有弹性，无法吸收骑行的震动。用铝材制作的硬尾车架会把绝大多数的震动直接传递到骑手的身体上。这就使铝车架坐起来相当的颠簸，乘骑的舒适感很差。
由于铝的这两个缺陷，使得它不适合做一般的硬尾车架。但是竞赛的XC越野车架大多数使用铝合金，这是因为铝的重量可以做到很轻，而通过热处理和抽管技术也可以获得很大的强度，这就使得铝车架的竞赛性能很好（竞赛性能当然不会考虑选手的舒适程度和产品的使用寿命了）。
而全减震车就没有这些顾忌了。由于拥有完全独立的减震结构用于吸收震动，并加上更为厚实和柔软的把胶和坐垫，铝没有弹性的缺点被完全的中和掉了。另外，铝较轻的质量使得它可以作成更大的截管面积，并在需要强度的地方进行局部的补强。所以说，铝是比较成熟而可靠的材料，并且在制作全减震车架的时候更有优势。

钢是一种历史悠久的材料，从最普通的民用自行车到高端的竞赛级车辆，都或多或少的使用着钢材。除了冶炼技术的完善之外，钢也有其它材料所不能代替的优点：
1．加工性能好，铬钼钢是历史最悠久的自行车素材，对它的研究时间也最长，因此它的加工技术已经发展到一个相当稳定的程度。
2．强度大，从上文中我们可以看出相同体积下的钢材的强度远远大于铝合金和钛合金，因此合格的钢架的强度都可以让人放心。
3．乘骑感舒适，钢是一种具有良好的弹性的金属，用钢制作的车架，可以吸收骑行过程中所带来的震动。因此钢架不会向铝架那样让人感觉不舒服，特别适合用来做旅行车架。
4．钢的金属疲劳性要比铝强的多（从上文中的实验我们就可以看出来了），所以在相同的使用条件下，钢架的寿命也会比铝架长得多。
当然，钢架也有其不可克服的缺点：
1．重量，在极度追求器材轻量化的今天，钢7。8/立方厘米的质量让所有人对他望而却步。虽然可以使用轻量化的钢材，并且用抽管技术把管壁抽得极薄，可是还是很难把钢架的重量减到1600克以下。而很多铝架的重量只有1400克左右。这也就是在竞赛级别的车架中很少看见钢架的缘故。
2．生锈，相对于其他的材料，钢是比较容易生锈的。生锈会使钢的强度大幅度的下降，减少使用寿命。所以必须采取种种手段来防止钢材生锈。
所以如果不是追求竞赛级的重量，又考虑车架的耐用程度的话，钢架无疑是很好的选择。
但是需要指出的是，目前国内好的钢架要比好的铝架难找。首先好的纲架并不便宜，向雷诺853系列的高级钢架要好几千，而意大利科那歌的钢架则要上万。另外由于人们对铝架的偏爱，使得钢架难以销售。随着国内的自行车巨人——中华自行车公司的倒闭，好的钢架在国内几乎绝迹了，这真是一个遗憾啊！

钛是一种新兴的金属，这种新材料具有非常优越的性能，是制作顶级车架的最好的材料之一。
1．钛合金可以制作重量很轻强度又很大的车架，从上表中可以看出，钛的强度和钢差不多，但是重量也只有钢的一半多一点，因此同样强度的钛合金车架会比钢车架轻很多。
2．钛合金具有非常好的弹性，这使得它在吸收骑行振动方面功不可没。用钛合金制作的车架具有非常良好的舒适性，而且钛是一种具有记忆性的金属，它在自己的形变范围内几乎具有无限的使用寿命，也就是说购买钛合金车架是一种一劳永逸的方法。（笑）一般来说，在专业的使用条件下，铝合金车架的使用寿命是 2年，钢车架是8年，而钛车架则可以达到20年左右。
3． 在正常的条件下，钛几乎不会发生腐蚀的现象。
有其利就回有其弊，钛合金也有其不可避免的缺点，目前来说最头痛的就是一个字：贵！！
按照金属的含量来说，钛其实并不是稀有金属。可是自然状态的钛元素一般以二氧化钛的形式存在着，提炼加工过程复杂，技术要求高，并花时间因此成本高。再有溶接加工极为困难，因为钛和氧的亲和力极强，和空气接触后马上变成二氧化钛，而二氧化钛硬而脆，该部分的强度会不断下降。必须用惰性气体小心焊接。通常所说的Tig焊接是：(Tig：钨、惰性气体的略语)用钨电极及氩气体进行弧焊接。钛的焊接必需隔绝空气下进行。由于以上原因钛车架价格很贵。一般国产的航轮和宝钛的3/2。5的钛合金车架的价格大概在3000元左右，而如果象AIRBONE或者LITESPEED的钛架的价格甚至上万。但是如果考虑到钛架的使用寿命，这个价格也就不会感到那么离谱了。

碳纤维作为一种高科技材料使用在自行车上是最近十年的事情。严格来说碳纤维并不是单纯的碳元素，而是碳元素经过编织加工后利用环氧树脂粘和加固的一种混合物。早期的碳纤维由于技术上面的原因，使用的环氧树脂甚至会在阳光下分解。随着科技的进步，这种优秀材料的种种缺点在被逐渐克服。比如德国的K车架就使用了高级的16K的碳纤维，这种碳纤维的强度甚至超过了钢材，并且拥有终身保用的质量承诺。
一般来讲，碳纤维作为自行车的材料拥有以下几个特点：
1．极轻的重量：1200克左右的碳纤维公路架已经到处可见了。由于碳的质量仅有1。6克/立方厘米，所以制作1公斤左右的车架已经不在是梦想。
2．吸收冲击性能好。碳纤维可以有效的吸收震动，并且保持很好的刚性。这种特点使得它成为很好的竞赛级的材料。
3．可以制作各种形状的车架。和一般的金属车架的制造过程不一样，碳纤维车架一般是先制作模具，然后在模具上付上碳纤片，最后用环氧树脂进行粘固。这种制作过程可以利用空气动力学作成风阻极小的车架。
目前这种材料的毛病主要是以下两点：
1．复杂的应力计算。构成碳纤维车架的是碳纤维，它的特点是拉伸强度强，但剪断强度弱，加工时需要进行复杂的应力计算(纵刚性、横刚性)，根据计算把碳纤维片重叠成型。一般来讲，碳纤维抗面的冲击相当好，而抗穿刺能力就很差了。就是说你横摔竖拍不要紧，就怕的是横摔竖拍的过程中碰到一两块锋利的小石子，那可就不是拿去焊一下就可以解决的了。
2．价格昂贵，和钛合金相比，碳纤维车架的价格有过之而无不及，向顶级的碳纤维车架的价格都要上万，而科那哥的C40和C50的价格甚至超过2万元。这主要是因为碳纤维车架的制作过程需要很多的手工，并且报废率很高，造成成本的大量上升。
从外观上我们可以很容易的把这几种材料的车架区别开来。风格粗犷，造型狂野的是铝架。
管体纤细，骨感十足的是钢架。而那没有任何涂装，浑身散发着金属光泽的就是钛架。碳纤维的表面则覆盖着各种3D布的表层，极具现代感。
最简单的说：
一般而言，铝架比钢架要轻一些，但是钢架比铝架要吸震，更舒适一些
目前的车架重量看，钛合金虽然强度高，但受到刚度的限制以及工艺水平，重量再轻不易实现而且成本高。
要知道现在钛合金已经超过￥1000/kg，而且加工费比钢、铝高出5倍以上，所以看到便宜的钛合金车架还是去抢吧。β21s是目前强度最高的钛合金，但是工艺性极差，做车架还是别想了。
钪铝合金有很多种，加入微量稀土元素钪后，铝合金的晶粒进一步细化，强度、塑性会有很大改善。自行车上的钪铝合金推测可能是加入钪的铝锂合金，密度是铝合金80%。强度等其它尺寸和普通铝架应该差异不大，骑行感受也不会有太大差异。
简单说一下钢架和铝架的本质区别。
无数人说钢架比铝架更能过滤细小的振动，原因在哪里呢？
每个结构都有其自身的振动特性，常用固有频率和刚度表示。如果一个结构的固有频率低，那么对高过此频率的振动基本无法响应，通俗点说就是高频小行程冲击对它没用。刚度和固有频率基本是反比关系，当然是几何尺寸结构相同的条件下。
材料力学上零件的刚度表示为抗变形的能力，其仅与零件的几何尺寸、截面形状以及材料的杨氏模量相关。
当材料变形达到0.2%时对应的应力水平称为材料的屈服强度，即继续加载材料变形不能恢复。
不管什么钢，杨氏模量都是差不多的，200-220GPa。常说的Cr-Mo钢老美称4130，国内是30CrMoA。其屈服强度高达700- 1100MPa。因此对钢架来说，在相同的受力和强度标准下，强度越好的钢可以用更小的截面尺寸（更薄更细）的管材。常用角铁等Q235优质结构钢屈服强度仅300MPa左右，飞机起落架用的Armet100钢可达2200MPa。
铝合金的屈服强度7075基本上是最高的（T6状态下，400MPa左右），但是各种铝合金的杨氏模量也是差不太多70GPa。6000系列只有225MPa。
钛合金的杨氏模量108GPa，Ti6Al4V的屈服强度860MPa左右。
钛合金、高强度合金钢因为屈服强度、疲劳强度远高于铝合金，用于车架时，可以选更细更薄的管材就能满足车体强度要求，因此看起来更苗条，几何尺寸的减小必然使得刚性下降（截面尺寸对刚性的影响是4次方，远大于杨氏模量的影响）。钢架必然是强度高，刚性小，像个软弹簧。钛和钢的屈服强度差不多，车架管材的尺寸也可相近，但是杨氏模量小了近1倍，钛架会比钢架更软，所以才有“让压井盖成为乐趣”。
铝架则是肥胖的硬弹簧，要用更粗更厚的管材，不管什么抽管、异型截面大法。在同样的强度准则下，尺寸最大，刚度最好，固有频率提升。代价就是大小颠簸全能感受到，甚至被放大。
其实与其中钢架、钛架的毒，还不如买个全避震铝架，想怎么飞就怎么飞。因为用硬尾钢架钛架飞完了，可能会使焊缝（五通、头管、后勾）开裂，到时心痛就来不及了！

午夜猛兽

估计看完这个后兄弟们在选择车架材料就心中有数了呵呵！！

phxx

要轻要硬象比赛，有钱的选碳纤，没钱的选钪合金或铝合金
要舒适和耐用象长途穿越，有钱的选钛合金或853钢，没钱的选普通铬钼钢

hrbgxd

收藏起来慢慢学习,谢谢猛兽斑主!

大岩

第一次到此，先说声“大家好！”

好像有一种钢材，统称“马氏体时效钢”。。。据说F-18的前起落架是此种材质的，
有人做过车架，壁厚0.3毫米的管。。。

大岩

对了，刚才说的好像是“雷诺”品牌的，世界上有四家可以生产。

phxx

853就是雷诺的............

hrbgxd

大岩不好好改车骚这里来了,哈哈```````
对自行车有兴趣了吗?

东营骆驼

经典收藏，版主敬业，辛苦

赵同学

如果就是一 “装备派”， 车子用来穿越和休闲的 山地车 ， 猛版的 建议是什么？

南霸天

我喜欢钢架自行车

汉籍我阿

经典....学问....专业...更....卓越.....学习[baoz031] [baoz037]