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[数据资料]4130铬钼钢与6/4钛, 3/2钛的物性比较 [复制链接]

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harvey.hung
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只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2013-10-28

即然77是专业的折迭车论坛，自行车又跟各种材质及其强度有重要关联，车友们对材质也要有基本的认识。我就先起个头好了。

最近几天在思考把PRP或Tikit转点钢轴改成钛轴的可行性及风险性。
1．可行性：想了一下没什么大问题，方法是买两根JP8后避震的转点螺丝来改造即可，两只中间用螺柱对接即可，长度就要用车床修正了。

2．风险性：这不是用想的就可以解决，当然要比较一下物性，上ASTM查了一下此3种材质的物性。注：ASTM是 American Society for Testing and Materials即美国材料测试协会

物性要怎么看，学机械相关的人是没问题，在此对非相关科系的人做一下简单的介绍。

1．看重量：重量看密度Density
2．看强度：强度看Tensile Strength,Yield，也就是降伏强度，就是材料投降时的应力，此应力以下是弹性区，可恢复原状。Tensile Strength,Ultimate是抗拉强度，即材料拉断时的应力。
Yield与ultimate中间的区域为塑性区，即产生永久变形，无法恢复，很多座弯的铝座管的应力状态就是在此区，算是危险区，因为接下来就要破，就要断了。
3．看软硬或刚性：软硬看Modulus of Elasticity，弹性系数也就是应力与应变的比值，数值愈高愈硬，可以想象一个钢弹簧与一条皮筋，钢的就很硬，拉不动。
4．看变形量：变形量看Elongation，即拉伸率，拉伸率愈大，即塑性区愈大，愈小即材料破坏前没什么变形，像砖头就是，说断就断，不会有敲到弯掉的砖头。

另外还有冲击强度、疲劳强度…..等，非理工系先看这四项就足够了。

接下来就看看这三种材料的物理性质。
4130铬钼钢
http://asm.matweb.com/search/SpecificMaterial.asp?bassnum=m4130r

  
3/2Ti：成份95%鈦，3%鋁，2%釩
http://asm.matweb.com/search/SpecificMaterial.asp?bassnum=MTA321
  

6/4Ti：成份90%鈦，6%鋁，4%釩
http://asm.matweb.com/search/SpecificMaterial.asp?bassnum=MTP641
  


其本上3/2Ti与铬钼钢的强度差不多，但钢比较硬，韧性也较好。可以相像同时要把这两根材质的坐管破坏，钢的弹性模数是钛的2倍，所以在把座管坐弯前会觉得钢的硬，因为它变形量较小，力量再加大，两者进入了塑性变形区，就会发现钢管比钛管软了，因为在断掉的时候，它的变形量比钛大。

看到6/4Ti时我惊呆了，居然强度比铬钼钢还好。

由此可下结论，把自行车上的钢螺丝换成钛螺丝，理论上是没有安全上的问题。前题是国内的钛材质的标示是准确的，而不是鱼目混珠，另量钛金属的冶炼质量也要好。
即使质量较差点，对于我的体重来说，也是够安全的了，果断用之。
等Tikit来时再把钛轴装上，一根轴可减重40g。太NB了。

补充说明一下，在转动件与非转动件间，转点的轴承受的是剪切力，钛的剪切模数只有钢的一半，因此钛轴要用在受力的转轴上，还是要注意一下自己的体重的。

最后再补上其它材质的物性表，其中有碳纤，同等体积下的碳纤复合材并没有比钢好，不过它的比重实在太轻了，用了两倍的厚度，就比钢强且轻了。

[ 此帖被harvey.hung在2013-10-31 15:00重新编辑 ]
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skinner
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只看该作者 沙发  发表于: 2013-10-28
不明觉厉。不明觉厉
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warpblade
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只看该作者 板凳  发表于: 2013-10-28
ASTM的测试方式把材料取样后去拉伸测试。。。但是作为转轴，材料的受力并不是纵向的拉伸，而是从中间压，所以还是有一点区别的。。。

另外自行车零部件的强度好不好，其实不是看材料的一次性强度，更关键的是长期疲劳测试后的结果。。。新的零件也许都很好，但是长期负载使用下来可能差异就比较大了
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只看该作者 地板  发表于: 2013-10-28
。。。。。。。。。。过来捧场
我是大客
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skinner
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只看该作者 4楼 发表于: 2013-10-28
理工男你们壕。
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harvey.hung
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只看该作者 5楼 发表于: 2013-10-28
引用第2楼warpblade于2013-10-28 12:36发表的  :
ASTM的测试方式把材料取样后去拉伸测试。。。但是作为转轴，材料的受力并不是纵向的拉伸，而是从中间压，所以还是有一点区别的。。。
另外自行车零部件的强度好不好，其实不是看材料的一次性强度，更关键的是长期疲劳测试后的结果。。。新的零件也许都很好，但是长期负载使用下来可能差异就比较大了

转轴也不是受压，是受剪，所以是看shear modulus，钛只有钢的一半，若BF设计的转点螺丝可给100kg的人用，我55kg用钛也足够了。
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lenny
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只看该作者 6楼 发表于: 2013-10-28
所以我早就果断全车钛螺丝了。钛对剪切力的耐受和变质、自然损耗率都要好于钢。
.:|流水青山送六朝|:.
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猪Sir
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只看该作者 7楼 发表于: 2013-10-28
可能接触的少，就个人来说，目前还是最信任钢。
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lcliang
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只看该作者 8楼 发表于: 2013-10-28
不觉明厉，技术活，看不懂
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some
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只看该作者 9楼 发表于: 2013-10-28
ORZ~~~~~
这年头想找个空气好的地方是一件困难的事
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harvey.hung
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只看该作者 10楼 发表于: 2013-10-28
引用第8楼lcliang于2013-10-28 13:16发表的  :
不觉明厉，技术活，看不懂

我已经用很简单的方式说明了，还不明觉厉呀!
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catt
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只看该作者 11楼 发表于: 2013-10-28
玩单车到这样的境界，已经非常不错了，动手能力强，会绘图、车床，赞。。。。
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lading04
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只看该作者 12楼 发表于: 2013-10-28
精彩，通俗易懂
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queenflanker
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只看该作者 13楼 发表于: 2013-10-28
太NB了。
字数啊
我的威望是一个悲剧，一定保管好密码
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简单又明了
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只看该作者 14楼 发表于: 2013-10-28
好文章，一直以为钛合金强度不如钢的
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lt1122a
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只看该作者 15楼 发表于: 2013-10-28
好文章，又学习了。。。。。
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咸鱼
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只看该作者 16楼 发表于: 2013-10-28
引用第14楼简单又明了于2013-10-28 13:59发表的  :
好文章，一直以为钛合金强度不如钢的

同样体积的部件可能两者强度差不多（同样尺寸的两根管，纯钛似乎还不如钢）；同样重量下比较，因为密度低的材质可以堆更多，管壁做更厚，钛可能占优。
以上是个人感觉。
反正就是为了电子秤嘛……折腾不需要理由……
[ 此帖被咸鱼在2013-10-28 15:03重新编辑 ]
转职佛系奶爸。淘宝小店暂停接单，希望日后有机会再为车友服务。
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浅鱼
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只看该作者 17楼 发表于: 2013-10-28
6/4钛, 3/2钛 是什么意思 牌号？
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yikki
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只看该作者 18楼 发表于: 2013-10-28
为什么钛合金的螺丝容易拧毛？
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harvey.hung
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只看该作者 19楼 发表于: 2013-10-28
引用第17楼浅鱼于2013-10-28 15:09发表的  :
6/4钛, 3/2钛 是什么意思 牌号？[表情]

6/4鈦：成份90%鈦，6%鋁，4%釩
3/2鈦：成份95%鈦，3%鋁，2%釩
合金成分、比例不同
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光光
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只看该作者 20楼 发表于: 2013-10-28
引用第18楼yikki于2013-10-28 15:10发表的  :
为什么钛合金的螺丝容易拧毛？


因为你买到劣质钛螺丝了

就像内六角都是钢的，但劣质的内六角很快就被拧花了
一样的道理。
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harvey.hung
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只看该作者 21楼 发表于: 2013-10-28
引用第20楼光光于2013-10-28 16:04发表的  :
因为你买到劣质钛螺丝了
就像内六角都是钢的，但劣质的内六角很快就被拧花了
.......

同感，正要這麼說，就被光版搶先了。
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harvey.hung
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只看该作者 22楼 发表于: 2013-10-28
引用第16楼咸鱼于2013-10-28 14:54发表的  :
同样体积的部件可能两者强度差不多（同样尺寸的两根管，纯钛似乎还不如钢）；同样重量下比较，因为密度低的材质可以堆更多，管壁做更厚，钛可能占优。
以上是个人感觉。
反正就是为了电子秤嘛……折腾不需要理由……

不是这么说，这样就把做金属冶炼、金属材料的专家看扁了。
依ASTM测试的结果，同等体积，6/4钛的强度就比铬钼钢好。
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误讲得
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只看该作者 23楼 发表于: 2013-10-28
国产的所谓TC4，貌似讲的就是64TI ？？？？
人人都是井底之蛙，区别在于井口直径大小的不同而已
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飞行单车
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只看该作者 24楼 发表于: 2013-10-28
非常好的链接和数据，要是有国内对应的钛牌号就好了。
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gtrv
禁止发言
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只看该作者 25楼 发表于: 2013-10-28
都不在点子上.三分材料七分做工,还要看性价比.钛的焊接处强度如何?钛合金这么好为啥比赛都碳纤
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book7
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只看该作者 26楼 发表于: 2013-10-28
小命要紧，何必折腾那几十克
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warpblade
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只看该作者 27楼 发表于: 2013-10-28
话说回来，以国内的钛原料和加工水平，ASTM的标准真是一点参考价值都没有
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harvey.hung
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只看该作者 28楼 发表于: 2013-10-28
引用第27楼warpblade于2013-10-28 18:44发表的  :
话说回来，以国内的钛原料和加工水平，ASTM的标准真是一点参考价值都没有[表情]

话说回来，我觉得这一点都不好笑，倒是蛮可悲的!
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yikki
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只看该作者 29楼 发表于: 2013-10-28
引用第22楼harvey.hung于2013-10-28 16:16发表的  :
不是这么说，这样就把做金属冶炼、金属材料的专家看扁了。
依ASTM测试的结果，同等体积，6/4钛的强度就比铬钼钢好。


比强度不是强度和质量之间的比值吗，和体积啥关系
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