如何选择性价比最高自行车

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1、关于如何选择一个性价比最高的自行车，材料是关键自行车什么样的材料才算好材料？ 从最宏观的观点看，好材料有三个要求，一个是弹性模量高，就是说受力时变形小；另一个要求是强度高，就是说可 以承受很大的外力；最后一个要求是韧性好，就是说万一外力太大了，材料承受不了，那么材料也不会立刻断裂，而 是经过一定变形，吸收一定能量后才断裂。 铝合金和钢和碳纤维。 从绝对性能看，铝比不上钢。就算是很好的铝，比如制作我们自行车常用的 6061 铝合金，从模量、强度和韧性上看， 绝对性能仍旧比不上钢。可是我们的自行车还多数都是用铝的，为什么？其实就是因为铝很轻。换句话说，为了达到 同样的强度，只用很轻的铝就可以达到目

2、的，而用钢就必须用很重的原材料才行。用术语说，就是铝合金的比模量高， 比强度高。 那么碳纤维呢？碳纤维的比重只有 1.75 左右，而铝是 2.7，钢是 8.7。强度呢？目前最好的碳纤维可以超过 7000MPa，而钢呢？通常钢的强度在 1000MPa 以下，最好的超合金钢不过是 2000MPa.那么我们再算算比强度呢？碳 纤维的比强度比钢高 30 多倍！ “比强度”就是强度除以密度。 但纤维的比强度跟用此纤维增强的复合材料的比强度不是一回事。碳纤维是种复合材料.是在完成整个结构后才叫碳 纤维碳纤维还没完成结构体时.是环氧树酯+碳纤维预浸布.碳纤维预浸布在还没编织成品时.是碳纤维丝! 上面的 数据

3、都是碳纤维丝的数据 碳纤维/环氧树脂，比重 1.4，强度 1500Pa，我们的自行车大概就这个性能（当然不能和航天飞机比了） 。比强度多少？ 1000MPa 吧？那么钢呢？我们的普通自行车用 A3 钢比重 7.8，强度 400MPa，比强度 50MPa。差多少？20 倍吧！这 些数据都不用记，只记住一点，碳纤维复合材料比一般的钢比强度高几十倍。 用钢管同样可以让自行车很轻，也对呀！可是刚度和强度是不一样的，钢的刚度大但是强度差-越轻越危险呀！ 总之，碳纤维比铝和钢强适合做自行车车架！ 我们知道钢在断裂前有很明显的塑性变形的。碳纤维断裂前几乎没有塑性变形。而环氧树脂呢？也很脆。所以碳 纤维/环氧

4、树脂复合材料，总体上看也没有明显的塑性变形，只有弹性变形。当你发觉碳纤维自行车架有明显变形的时 候-嘿嘿嘿！肯定是哪儿有大裂纹啦！,物以希为贵,碳复合材料车架轻以及刚性好,作为比赛用途是不错,而作为普通爱 好者来说就不合算了.长期（7-8 年）阳光下骑行树脂很容易老化,碳纤表面不耐刮擦,破损后雨水很容易渗进多孔的碳 纤内部,将大幅度降低本身强度.另外,像碳纤把横、坐管等需要螺丝固定处都得有严格力矩规定，乱拧一气绝对会破坏 碳纤结构，比金属娇嫩多了。作为新材料，碳纤的价格也是普通百姓望之兴叹。虽然中国生产高级铝合金的能力也不 如外国，但是一般的铝合金比如 6061 之类的东西还是很成熟的（除非你

5、买了个碳纤维自行车水货公司的水货） 。所以 用铝合金自行车还是不错的选择。碳素的自行车大概有多重？碳素的自行车的车架重量一般在 1000 克以内，美利达 的整车做到 0.9kg 左右车架材料车架制作： 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

6、以保证质量了。第一部分自行车材料的常用知识1、应力以及变形应力的定义=负荷/断面积 (即：单位面积上所能承受的重量) 虽然负荷大，但是可以增加厚度来降低断面积上的应力。从这里也可知为什么铬钼钢、铝、钛管的厚度不同。 （2）受应力之后，用于车架的材料会变形。其变形可分为弹性变形和塑性变形。 弹性变形：虽然变形，但是除去应力后恢复原状。 塑性变形：变形后除去应力也无法恢复原状。 （3）弹性率：弹性率所指的是像弹簧一样变形的材料的低抗程度。弹性率高的材料硬，承受负荷后变形也少；弹性 率低的材料较软，承受负荷后变形较多。作为自行车的材料，有些部位需要变形多些，有些部位需要变形少些。 弹性率以杨氏弹性模

7、量(GNm2)来表示。数据越大弹性率越高。 相关数据如下： 铬钼钢 (低合金钢) 200-207 铝合金 69-79 钛 116 钛合金 80-130 碳纤 70-200 镁合金 41-45 结论：从上表可知铬钼钢的弹性率最高，镁合金的弹性率最低。弹性率将决定材料刚性的强弱，对自行车来说该数据 是很重要的。 2、屈服强度、拉伸强度（MPa，N/mm2） 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。 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。 相关资料如下： 用在自行车上的材料 拉伸强度 ： SCM415 (铬钼合金结构钢)铬钼钢

8、 834 以上 SCM415 適用於簡單彎曲加工，焊接時須以氬氣保護綑綁器、自行車管及零配件 4130 铬钼钢 930 以上6061(6000 系铝合金) 无热处理的场合 100 以上 有热处理的场合(T6) 246 以上 7005(7000 系铝合金) 有热处理的场合(T6) 345 以上 7075 (特超硬铝，飞机合金) 无热处理的场合 230 以上 有热处理的场合(T6) 597 以上 CPTi (纯钛) 有热处理的场合(T6) 597 以上 用的较多的纯钛为如下：PTT800 800、Grade4 588753、UTT75 753 597 以上 3-2.5Ti（3%Al2.5V Ti

9、合金） 685 以上 6-4Ti（6%AlV Ti 合金） 有热处理的场合(时效) 1160 无热处理的场合 980 3、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。 用在自行车上的材料 密度（g/cm3） 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 碳纤 (CFRP) 1.5-1.6 镁合金 1.7 结论：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，假若这样认为的话只讲对了一半。 还要考虑拉伸强度、弹性率等因素。虽然密度低，但是强度不够的话也不行，密度

10、低 1/3 不等于重量也轻 1/3。 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 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。 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 。 比母体的原子半径大的原子进

11、来时： 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，因未能完全溶解而析出。 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

12、会析出而强迫使 它固溶。 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 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

13、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 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，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)。 第二部分铬钼钢、不锈钢、铝合金，钛合金，钪合金，镁合金、碳纤维和车架：铬钼钢 （Fe-Cr-Mo） 在自行车的 100 年历史当中，钢材是刚性与重量方面都均衡的理想素材。钢制车架的最大特征是可在各种成份，各种 粗细厚薄的钢管中，任意选择所需要的钢管进行加快。因此可以选

14、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材料重(过去)。但是最近的钢车架经过 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。国内民用自行车用钢，一般都是钢板卷焊，采用 低合金 Mn 钢，也不适合不会搞什么拉拔和热处理，屈服强度充其量达到 355MPa，当然壁厚和重量也只有加大了。 捷安特钢车架全部是高碳钢，高碳钢-HI-TEN 其碳含量在 0.65 一 1.35%，高碳钢是钢的一个分类，会拉拔和热处理， 铬钼钢和高碳钢的强度差别不大，但高碳钢更硬，铬钼钢韧性好，骑行感觉相比高碳钢的舒适些，美利达车架为铬钼

15、钢。4130 是铬钼合金钢管的一个型号，早期大名山地车架都是采用 4130 铬钼钢制造的，相对雷诺钢 4130 属于一个比较常 规化价格适中的管料，高碳钢则更廉价些。4130 铬钼钢 美国 SAE4130、AISI4130、UNS G4130。原联邦德国 25CrMo4，原苏联 30XM，法国 30CD4，日本 SCM430，CDS13，中国仿制叫合金结构钢 牌号：30CrMo 如高级自 行车车架就用它，有叫（不锈钢、合金钢，这种钢管材仍然会生锈的，只是过程比较缓慢，且多半发生在表面、不易 造成深度锈蚀。 ）欧亚马折叠车即使低端产品也使用 4130 铬钼钢力学性能： 抗拉强度 b (MPa)：

16、930(95) 屈服强度 s (MPa)：785(80) 伸长率 5 ()：12 断面收缩率 ()：50 冲击功 Akv (J)：63 冲击韧性值 kv (J/cm2)：78(8) 硬度 ：229HB 试样尺寸：试样毛坯尺寸为 25mm 热处理规范及金相组织： 热处理规范：淬火 880,水冷、油冷;回火 540,水冷、油冷 DAHON 公司 0最低的级别，也是入门级。只有国内销售，全部为高碳钢车架。1只有国内销售，针对国内市场研 发。基本为高碳钢车架、少数铝合金，4130 铬钼钢没有。 2开始是国外车款、后面才内销。车架一般都是 7005 铝合金、4130 铬钼钢。且全部都有变速系统。 3最经典的代表车型KC083，也就是我们所说的 SP8。也是 7005 铝合金、4130 铬钼钢为主。 一般，运动车如果使用钢架都是使用铬钼钢，相对民用高碳钢车架价格比较贵。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