不含任何合金元素的鐵(Fe) -碳(C)合金是碳鋼，碳可以提高鋼中的強度。
，碳含量越高，強度越好，但當碳含量高於0.8%時，碳含量越高，鋼越脆，所以在框架和
前叉的材質為中低碳鋼，強度適中，塑性好，易於加工，含碳量約為0.25%-0.35%。
碳纖維(CERP)
碳纖維的學名是“聚丙烯丙烯酸碳纖維”。碳纖維和相關基體樹脂(如環氧樹脂)制成的復合材料，在比強度、比彈性模量等許多物理性能上可以與金屬相媲美，但其比重卻比金屬輕得多。碳纖維車架的特點是“重量輕、不彎曲、沖擊吸收性好”。但是，要發揮碳纖維的優異性能並不是那麽容易的，碳纖維材料廠家的質量也是千差萬別。考慮到成本，自行車制造商不太可能使用高級碳纖維來制作車架。盡管存在上述實際問題，但碳纖維車架仍然具有其他材料不具備的優勢，可以做出8 kg、9kg左右的輕量化自行車。這種碳纖維輕量化自行車在爬坡時最能體現其優勢，坡面平整清爽。不像有些輕質鋁合金車架，爬坡時感覺有壹股拉力。
碳纖維就是用樹脂把碳纖維固化的東西。很輕，但屬於定向材料(抗拉性強但易斷)，所以采用薄層材料層層疊加的方法來解決缺點。
通常，每束碳纖維稱為3K編織碳纖維布，可分為5束、6束、7束、8束等。按照每平方厘米的編織密度。其單層厚度約為0.25——0.29mm，密度越大，厚度越厚。每束包含1，000千片稱為1K，其編織密度會大大超過3K碳纖維布，但其厚度只有0.65，438+05-0.2 mm左右..因為工藝復雜，1K碳纖維布的價格幾乎是3K碳纖維布的三倍。也許是因為性價比的原因，大部分廠家都使用3K碳纖維布。
●碳纖維框架的優點
(1).可以制作輕型框架。
碳纖維框架是通過沿應力方向層壓碳纖維而獲得的。碳纖維車架很輕，這是由它的密度和很強的抗拉強度組成的。
捷安特的碳纖維車架很輕，2000年的型號是1.2kg。
(2)良好的沖擊吸收
碳纖維被用來制作殘疾人運動用的假腿，或者特殊的彈簧被用在各種領域。利用它吸收沖擊力的優良性能，我們可以制造沒有減震器的自行車。比如斯科特工廠的高架就很有名。但是不同廠家的質量差別很大，有的很硬，騎過就知道這種車架好不好了。
(3).它可以制造各種形狀的車架。
碳纖維的基本成型方法是將纖維片鋪在模具上，然後流動樹脂，燒成。可以做成各種形狀的框架。比如TREK的Y框就很出名。
●碳纖維框架的缺點
(1).復雜應力計算
碳纖維框架由碳纖維制成，特點是抗拉強度強，抗剪強度弱。在加工過程中，需要進行復雜的應力計算(縱向剛度和橫向剛度)，碳纖維片材根據計算進行疊加成型。每個廠家的加工工藝都不壹樣，所以選擇有經驗的、可靠的廠家的產品非常重要。
(2)難以改變大小。
因為模具做好之後的成型，很難改變尺寸。無法對應多種尺寸和款式的訂單。
(3).衰老？
用的樹脂會老化嗎？這是壹個已有的主體，放在陽光下會逐漸變白。當然，這種現象與廠商的技術有關。最好不要放在陽光下。
鉻鉬鋼
鉻鉬鋼(鐵鉻鉬)
在自行車100年的歷史中，鐵質材料是剛性和重量平衡的理想材料。鐵架最大的特點就是可以任意選擇各種成分和厚度的所需鐵管進行加速。所以妳可以選擇尺寸、剛性、騎行感最合適的車架，這對同樣對幾毫米之差敏感的老司機來說是非常有利的。它最大的缺點是比其他材料重。不過最近的鐵架經過熱處理，把細管做成粗管使用，重量不會輸給輕合金。
鉻鉬鋼是鉻和鉬的合金。其表現如下:
○良好的淬火性能。
○耐回火處理性高。
○回火脆性傾向較少。
○高溫加工性好，加工後外觀美觀。
○良好的可焊性。
●鉻鉬鋼框架的優點
(1).良好的加工性能。
鉻鉬鋼的車架是最古老的車架，所以研究的時間也最長。非常細的管道，現在可以達到框架所需的強度。
(2)減震性能好。
騎行感極佳，如“騎行感如簧”。構成車架的鉻鉬鋼管道具有優異的沖擊吸收性能。
(3)易於焊接
鉻鉬鋼比鈦和鋁更容易焊接。可以設計成著名的形狀。另外，焊接後不需要熱處理，因此不需要大型熱處理設備，成本低。
(4)價格便宜
有些高檔的鉻鉬鋼框架雖然貴，但壹般都很便宜。也可以說，妳可以用便宜的價格買到壹個高擋位的車架。
●鉻鉬鋼框架的缺點
(1).容易生銹。
用於車架的鉻鉬鋼含鉻，但添加量少(不銹鋼含12%鉻)。如果沒有表面處理，有傷口的時候很容易生銹。但壹般會進行防銹處理。騎行的場合，管道的肉壓得很薄，生銹的影響會非常大。生銹→肉壓降低→強度降低(應力集中)。
(2)金屬的疲勞顯著(應力集中引起的金屬疲勞)。
如果妳用的是很薄的鉻鉬鋼邊框，就要註意了！當然，任何金屬都會產生金屬疲勞的現象，包括鋁。簡單來說，金屬疲勞現象是指金屬雖然有很小的阻止塑性變形的力，但在反復施加應力時可能被破壞(稱為精細應力集中)。當飛機事故發生時，有時是由某壹部分的金屬疲勞引起的。對於自行車，由於金屬疲勞，強度可能無法保持。比如DH時產生的沖擊力，縮短了自行車的壽命。如果踩上去感覺不那麽順暢，很有可能是金屬已經累了。
結晶的特征在焊接位置會發生顯著變化，例如從管道側(母體)到熔化位置(熔合接頭)。為了使這些組織均質化，應該已經再次結晶了(具體細節後面再講)。但這種大型爐在車架加工廠不壹定有。另壹方面，這種處理使冷卻的管道再次硬化，降低了增強管道的強度。
由於上述原因，采用各種方法進行焊接。例如使用低溫焊接和其他方法來制造框架。無論任何優秀的焊接，焊接部位(1000℃以上)與另壹管道側(室溫)的溫差在冷卻時都會收縮，產生殘余應力。當該部件受到應力集中時，可能會出現裂紋。這樣壹來，長時間騎行可能會造成金屬疲勞，微硬化也使得對沖擊的吸收變差。
鋁合金(鋁-鎂-矽，鋁-鋅-鎂-(銅))
鋁合金的框架已經用了很久了。重量輕，價格低是它的優點。但在“輕”方面，現在的和鐵材料沒有太大區別。老司機對它的反應是“輕但易彎”。雖然經過多次改進，但還是克服不了楊氏彈性模量低的缺點。最近為了提高楊氏彈性模量，增加管道外徑，采用扁管，或者對鋁管進行熱處理，制成輕型剛性框架。這種最新的鋁合金車架對駕駛員來說足夠輕和堅固。
鋁合金是在純鋁中加入鎂、鋅、矽、銅等金屬的合金。鋁本身具有重量輕、可塑性好、耐腐蝕等優點，添加其他金屬後力學性能顯著提高。自行車用的鋁合金大多是6000系(Al-Mg-Si)和7000系(Al-Zn-Mg-Cu)，熱處理後可以制成各種材料(鋁可以耐高溫，在高溫下會改變性能)。
6000系列被認為是壹種耐腐蝕、強度好、焊接性好的材料。下表顯示了最廣泛使用的6061合金的機械強度。
7000系列是鋁合金中強度最大的材料。特別是7075是超硬鋁(制造飛機的材料)，但是焊接困難，耐腐蝕性差(會變白)。下表顯示了最常用的7005和7075合金的機械性能。表中的熱處理由下圖表示:
-0:完全退火
-T5:人工時效(無固溶處理)
-[T6]:固溶處理後人工時效。
-T7:固溶處理後的穩定化處理。
-T8:固溶、硬化、人工時效。
●鋁合金框架的優點
(1).可以制作輕型框架。
鋁的比重較輕，但不夠堅硬。為了提高其強度，它被合金化和熱處理。【熱處理工藝】采用時效析出強化法。簡而言之，在金屬中形成阻礙金屬變形的物質。在壹定的高溫下進行熱處理，會造成時效析出，沒有這個程序的框架，在室溫下也會造成時效。也就是說，在房間裏放置畫框，會逐漸變強。
很多鋁合金邊框都是6061T6材質。T6標記表示經過熱處理和時效。不經過熱處理，強度只能達到1/2或者1/5。
標有7075的自行車零件(如XTR曲柄等。)沒有經過嚴格的熱處理。也就是說，因為沒有老化，所以是常溫老化。需要對7075合金進行熱處理，通過熱處理可以使其強度提高5倍。
此外，7005合金也常用於制作汽車車架。其強度不如7075，但在室溫下也能充分老化。這種材料也可以通過加墊加工制成薄型材料。但是，材料本身的強度和楊氏模量較低，因此擴大了管道的直徑以提高剛性。這種類型通常被稱為鋁厚管。
(2)長期使用後外觀變化不大。
鋁本身是壹種容易被腐蝕的金屬。空氣中幾乎沒有未氧化的鋁，放在空氣中會立即被氧化，形成壹層薄薄的氧化膜。為什麽不生銹？原因是氧化膜達到壹定程度後，阻止了進壹步生銹。氧化膜幾乎是無色的，所以不容易發現外觀的變化(有時會變白)。
另壹方面，騎這種材料的自行車，騎的次數越多，受力次數越多，強度也有明顯變化。最近為了尋求輕量化，很多鏡架都采用了薄型材料(薄到了極限)。這些都是鋁合金的，沒有疲勞極限。長期使用後強度會有什麽變化？Dedacciai公司生產的SC61-10A是壹種表面噴丸處理(KET處理)的管道，這種處理的目的是延長疲勞壽命。按照公布的數據，可以提高140%。KET處理是金屬表面的裂紋導致疲勞損傷，所以采用硬化技術來提高金屬表面的硬度。
●鋁合金框架的缺點
1).鋁是壹種低彈性和剛性的材料。所以用粗管，或者改變形狀，比如交叉管，加墊管。
(2)需要熱處理。
熱處理是必須的，否則強度不夠。所以壹般的小規模工廠是無力購買熱處理設備的。尤其是6000系列鋁合金管材，大多數情況下，熱處理條件是由管材生產廠家規定的。
●鋁合金的分類:鋁合金在工業上有壹個4位的規格編號，表示其材質、特性和主要用途如下:
1000系列純鋁(Al含量(質量分數)不小於99.00%)；
1050,1070
高純度鋁，導電性，導熱性和耐腐蝕性
導熱材料、熱交換設備和化學設備用管道。
-
以銅為主要合金元素的2000系列鋁合金；
2011,2014,2017,2117,2024
優良的可加工性、高強度和弱耐腐蝕性。
杜拉鋁、切割材料、零件和螺釘等結構材料、飛機材料、鍛造材料、汽車和機車的液壓部件、體育用品。
-
以錳為主要合金元素的3000系列鋁合金；
3003,3203
比純鋁耐熱性更好，強度更高，耐腐蝕性更好。
化工設備管道、熱交換器、復印機感光鼓。
-
以矽為主要合金元素的4000系列鋁合金；
4032
良好的耐熱性和耐磨性
錄像機磁頭、活塞部件、鍛件。
-
以鎂為主要合金元素的5000系列鋁合金；
5052,5056
中等強度合金，良好的耐腐蝕性和可焊性。
化工管道、機械零件、相機鏡頭筒。
-
以鎂、矽為主要合金元素，Mg2Si為強化相的6000系列鋁合金；
6061
中等強度結構合金，具有優異的耐腐蝕性、可焊性和良好的機械加工性。
公路車輛、船舶、海運材料、築路材料、體育用品等。
6063
良好的耐腐蝕性、良好的表面處理和優異的可擠出性。
建材、建築材料、裝飾材料、家用電器等占擠出材料大部分的壹般產品。
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以鋅為主要合金元素的7000系列鋁合金
7005
中等強度
焊接用結構合金，車輛、汽車和機車零件。
7075
被稱為超硬鋁，它是強度最高的合金，耐腐蝕性和可焊性較差。
高強度材料:飛機和其他機械零件、體育用品等。
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以其他合金元素為主要元素的8000系列鋁合金。
8090,8091
很少實用的合金
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9000系列備用合金組
9000系列鋁合金材料受美國國防工業保護。目前自行車行業使用的只有克萊恩和崔克。9000系列鋁合金材料具有超輕、超高強度和優良的焊接加工性能，大部分用於航空航天工業。
●鋁合金在自行車行業的應用
自行車行業使用的鋁合金零件很多，近95%的可見金屬零件都可以用鋁合金制造。如輪圈、輻條、花鼓、曲柄、檁條、飛輪、驅動器、剎車夾、水龍頭、座管、座弓、前叉碗等等。
材質多為2000、5000、6000、7000系列，車架和前叉使用最多的是7000系列。
此外，它還廣泛應用於2000和6000系列，如驅動器，制動鉗，曲柄，水龍頭，座管等。鋁合金材料在自行車行業的廣泛使用，只是近20年的事情。雖然鋁合金材料在自行車行業的應用由來已久，但加工水平的進步和普及才是鋁合金材料廣泛使用的動力。
以臺灣省為例:鋁合金自行車車架大約出現在1986年。當時的熱處理和焊接技術都不成熟，人們對鋁合金的特性也不太了解。但是經過4-5年的探索，人們已經能夠掌握生產的竅門，開始大規模生產，尤其是在管材和加工層面。
但是妳肯定會問:鋁合金這麽軟的材料怎麽能用來做自行車車架等零件呢？
答案很簡單，就是把鋁合金硬化就好。也就是說，通過【熱處理技術】的工藝，可以使鋁合金材料硬化，從而達到自行車車架等零部件的安全標準。
鈧鋁合金
鋁鎂基合金最有效的變質劑——鈧鋁中間合金:導彈及航天器、汽車和船舶專用合金的生產。鈧對鋁合金有神奇的合金化作用。只要在鋁中加入千分之幾的鈧，就會生成Al3Sc新相，對鋁合金進行變質處理，使合金的組織和性能發生明顯變化。添加0.2%~0.4%Sc可使合金的再結晶溫度提高150~200OC，高溫強度、組織穩定性、可焊性和耐蝕性明顯提高，並可避免高溫長時間工作時易出現的脆化現象。
通過添加微量鈧，有望在現有鋁合金的基礎上開發出壹系列新壹代鋁合金材料，如超高強高韌鋁合金、新型高強耐腐蝕可焊鋁合金、新型高溫鋁合金、高強耐中子輻射鋁合金等。，在航天、航空、船舶、核反應堆、輕型車輛、高速列車等方面具有非常誘人的發展前景。據悉，在該領域研究最早、最深入的俄羅斯，已經開發出壹系列性能優異的鋁合金，並正在走向普及和工業化生產。1420合金已廣泛用作米格-29、米格-26飛機、圖-204客機和雅克-36垂直起降飛機的結構件。1421合金也以擠壓型材的形式用作安東諾夫運輸機的縱梁。此外，美國、日本、德國和加拿大以及中國和韓國也開始了鈧合金的研究。近年來，鈧鋁合金已被用於制造焊絲和運動器材(如棒球和壘球棒、曲棍球棒、自行車橫梁等。)在美國。鈧鋁合金制成的棒球和壘球棒已用於許多世界比賽和夏季奧運會。
由於鈧的熔點(1540℃)遠高於鋁的熔點(660℃)，而且鈧的密度(3.0g/cm2)與鋁的密度(2.7g/cm3)接近，所以鈧壹直被認為可以替代鋁作為火箭和航天器的壹些結構材料。美國在研究航天器的結構材料時，要求材料在920℃時還應具有較高的強度和耐腐蝕穩定性，比重小。認為鈧鈦合金和鈧鎂合金是熔點高、比重小、強度高的理想材料之壹。鈧也是鐵的優良變質劑，少量的鈧能顯著提高鑄鐵的強度和硬度。鈧也可以用作高溫鎢和鉻合金的添加劑。
鎂合金
鎂是壹種非常易燃的金屬。早期攝影，鎂光燈，也就是鎂粉燃燒產生的強光，比較重。
重量和強度約為鋁合金的2/3。雖然輕，但是不容易加工，易碎。壹般框架中很少使用。
鎂是工程應用中最輕的金屬結構材料，密度僅為1.8g/cm？3，也就是1/4鋼，2/3鋁。鎂合金具有重量輕、比強度和比剛度高、阻尼和減震性能好、可加工性好等優點，在航空、航天、汽車、軌道交通和電子工業中具有非常廣闊的應用前景。雖然鎂的發現時間與鋁接近，但與世界每年2700萬噸的鋁消費量相比，鎂的使用量仍然很小，因此發展鎂工業有很大的機遇和潛力。在鎂科學技術研究方面，世界範圍內包括西方發達國家對鎂的研發還非常有限，中國與發達國家的差距遠小於鋁和鋼。只要抓住機遇，進行原創性研發，完全有可能實現鎂產業的跨越式發展，形成創新、設計、制造的完整產業鏈。