something about 953....... - 單車

其實這應該是廣告文...blog版本在:
http://tw.myblog.yahoo.com/sarion-blog/article?mid=5682

話說最近都在搞別人的松果......其實小尾松鼠還是會習慣性的抽空,在網路上到處尋找
值得吱吱的松果......這天不小心瞄到某個拍賣網頁裡面,賣家對於拍賣物品的描述,貼
了以下這一段文字.....

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細說953~

雷諾(Reynolds)是知名鋼材製造商，許多自行車大廠都會向這些供應商購買現成的金屬管
材。

雷諾953的合金成與加工細節是該公司的機密，953代表三種合金比例為9:5:3，確切金屬
成份當然是不得而知，最重要的是雷諾953剛性高達2000MPa(鋼性即抗彎曲能力)，沒讀
過材料科學者對此數據應該沒啥概念，但不能不知「這是目前最強悍的合金」！鈦合金、
碳纖維都無此能耐，就算是Columbus與Deda的鋼管，也僅具備1350~1650MPa的剛性表現，無庸置疑953鋼管車是目前最夯的金屬車架，而且是「不銹鋼」，並非會銹蝕的鉬鉻鋼。
高價位手工金屬車架裡，鈦合金製品無法將鋼管車趕盡殺絕，也就是有不銹鋼的存在。


節錄自-鐵馬拜客2008.6月號
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以上這段文字看了讓小尾松鼠不禁當場吐血..............刊登在雜誌上拿來賣錢的文
章,竟然可以錯誤多到如此程度,讓人感覺真是不可思議.....953是個相當優秀的管材,
但是被這樣拿來胡亂吹噓實在是太過離譜了.........以下隨手挑幾個點出來談談:

1.「雷諾953的合金成與加工細節是該公司的機密,953代表合金比例為9:5:3」

Reynolds 953管材的材料,是使用美國Carpenter鋼鐵公司所製造的Custom 455不銹鋼,
只要上Carpenter公司網站(http://www.cartech.com/)打 「Custom 455」就可以找
出滿坑滿谷的技術資料, 這個所謂機密的合金成份,只要網路速度正常,應該3分鐘以
內就可以看的到:

Carbon, C <= 0.050 %
Chromium, Cr 11.0 - 12.5 %
Copper, Cu 1.50 - 2.50 %
Iron, Fe 75.0 %
Manganese, Mn <= 0.50 %
Molybdenum, Mo <= 0.50 %
Nb + Ta 0.10 - 0.50 %
Nickel, Ni 7.50 - 9.50 %
Niobium, Nb (Columbium, Cb) <= 0.50 %
Phosphorous, P <= 0.040 %
Silicon, Si <= 0.50 %
Sulfur, S <= 0.030 %
Tantalum, Ta <= 0.50 %
Titanium, Ti 0.80 - 1.40 %

這個所謂的9:5:3合金比例到底是怎麼計算出來的,以小尾松鼠的頭腦真的是想像不出來



Custom 455(這個名稱是Carpenter公司的註冊商品名稱)材料,為了要控制其非常低的含
碳量,因此需要經過兩次的真空重鎔鍊,是屬於麻田散鐵系的不銹鋼材,麻田散鐵系不銹
鋼材所開發出來的目的是為了要具備良好的抗腐蝕性,同時可經由熱處理來使其硬化,在
退火的狀態下的Custom 455基本上相當的軟且容易成型,與一般鋼鐵材料的加工性質接
近,其熱處理為單一步驟的時效處理,在熱處理之後,抗拉強度會大幅度的提升而延展性
與韌性仍相當良好.它同時具備了熱處理方式簡單,易於加工,高強度與良好抗腐蝕性等
優點.
另外與一般3系列不銹鋼不同的,它是具有導磁性的材料,也就是說拿磁鐵去吸它是吸的
動的
Custom 455有使用在地獄火飛彈,太空梭的燃料閥門以及高爾夫球杆等用途,波音公司
曾經對Custom 455不銹鋼進行評估,其結論是: "此材料同時具備良好的機械特性以及
低價位的優點,在結構方面用途是非常有吸引力的"

基本上953管材的製造程序,是將Custom 455素材滾軋成薄板,在捲彎成管型後,使用特
殊的航太工業用焊接設備將接縫焊接起來,與傳統高階鋼管的無縫抽管製程大不相同,
傳統上如此的有縫製程鋼管都是用於低階的通勤車材料,但Reynolds宣稱他們的接縫焊
接經過嚴格的控制與品管測試,因此在可靠度上絕對不會有問題,而無縫抽管製程的953
管在製造上是可能的,但是因為成本極度高昂,暫時還無法量產.
953管材的TIG焊條也是由Carpenter公司公司建議的AWS ER630(這東西的素材就是
Custom 630)

所以,有某個朋友對小尾松鼠說:「我覺得這個所謂的 9:5:3比例,也許是指
網路大濕代言人:貼牌行銷商:代工廠 的拆帳比例吧」.........


2.「雷諾953剛性高達2000MPa(鋼性即抗彎曲能力)」

從來沒有見過一本書會把tensile strength翻譯成為"剛性"的,在Reynolds的官方文件
上面寫的是:
Ultimate tensile strength 1700 to 2050MPa 抗拉強度1700~2050 MPa
Yield strength 1500-1900 MPa 降伏強度 1500~1900MPa

真正要講材料的剛性,要看的是楊氏係數(Young's Modulus),如果是談到楊氏係數,
Custom 455 的楊氏係數是200 GPa ,其實這個數字,是跟大部分的鋼鐵材料的楊氏係數
非常非常的接近,也就是說,如果去製做兩隻 相同工法/相同管徑/相同管壁厚度/相同
幾何尺寸, 一隻953,一隻其他鋼材的車架,兩者在結構剛性上的表現應該會完全相同的.......

另外值得注意的一點是,Reynolds所供應的953管材可分為以下兩種:

未時效處理管材:製作者完成焊接之後,需要將車架在攝氏510度環境下熱處理4小時後
空冷時效硬化,如此焊接區域可達到1350MPa以上抗拉強度,管材部份則可達1750~2050
MPa的抗拉強度.這個方案在管材加工上比較簡單,但是製作者必須要準備熱處理的設備
以及在熱處理之前進行車架幾何公差的校正

經時效處理管材:Reynolds公司在管材出廠之前就完成熱處理時效硬化,製作者焊接完
不需要再任何熱處理,如此焊接後焊接區域可達到1100MPa以上抗拉強度,管材部份則
可達1800~1950抗拉強度. 這個方案製作者可以省略熱處理成本,但要注意硬化過的管
材在切削加工時的刀具與加工條件較嚴苛

另外應該也可以很容易的了解到,曾有人所謂有神奇熱處理可以再讓953車架變的更強,
不是天方夜譚就是癡人說夢

3.「這是目前最強悍的合金」

這個只要在Carpenter公司網站搜尋一下「Custom 465」,就可以在Custom 465的屬性
說明中看到「Strength superior to Custom 455R stainless.」

這個所謂的「最強悍」也許是指無知程度最強悍,或是唬爛程度最強悍吧??.........

4.「無庸置疑953鋼管車是目前最夯的金屬車架，而且是「不銹鋼」，並非會銹蝕的
鉬鉻鋼」

最近在國內論壇關於953車架的生銹討論,的確是夯到不行....其實所謂的不銹鋼並不是
指永遠不會生銹,而是只是比較不易生銹而已....

小尾松鼠曾經在某家車店,看到店裡的櫥窗上空掛著一隻953車架展示著,小尾松鼠原本
只是基於好奇,請老闆拿下來給小尾松鼠瞧瞧,結果一拿下來看,赫然發現這支只是掛在
店裡展示,都還沒有組裝過的953車架的表面已經開始生銹了,在後上叉上面冒出很多片
的銹斑,老闆看了也當場傻眼,老闆說這支車架之前有把前三角噴蠟保養,所以看不到銹
斑,但是都一直擺在店裡從沒拿出去風吹雨打,竟然後三角還是開始生銹,老闆當場拿抹
布跟WD40努力的擦拭銹斑,雖然擦了之後鐵銹色沒了,但是還看的出上面留著痕跡.....



這邊也是位953車架生銹的苦主,
http://www.wretch.cc/blog/bluegray/14382119

以小尾松鼠的觀點,953車架之所以會生銹,最大的問題在於表面處理工法.......

一般金屬會用的表面處理,根據其處理特性分為表面機械處理（磨光、拋光、噴砂、
刷光）、除油（電化學法、化學法、超聲等）、除銹、磷化、鈍化、氧化、水劑防銹
等等.......

傳統會生銹的鋼管車架,通常是焊接完後進行清潔,皮膜處理後進行烤漆或是電鍍的製
程,因為烤漆或電鍍層可以達到保護鋼材本身不接觸到氧氣或水氣,因此不會發生銹蝕
的狀況

不銹鋼材料如果使用烤漆或電鍍,當然可達到保護鋼材的目的使得銹蝕的可能性降到最
低,但是若想只靠不銹鋼本身的抗銹蝕能力來對抗在平常使用環境中遭遇的氧氣,水氣
或是鹽分等銹蝕因子,其實就有很大的變數了,這個時候的表面處理就非常的重要,例如
在特殊氣體管路等非常在意腐蝕的環境下,不銹鋼的管路元件通常都必須經過機械拋光,
化學拋光,甚至使用電解拋光等表面處理的製程,來確保其抗腐蝕的能力,這些拋光處理
的首要考量就是它可使金屬的表面平坦化,因為越平坦化的表面,越縮減金屬與氣體的
接觸面積,同時平坦表面的孔洞凹陷會越少,也同時減少腐蝕因子停留於表面的時間.

目前為止看到明顯銹斑的953車架,很明顯幾乎都是使用噴砂來處理車架的表面,噴砂反
而是使得車架與空氣接觸的表面積大幅增加,而且噴砂後的凹凸表面也是讓水氣/鹽分
等腐蝕因子容納的好所在,另一方面,噴砂在工業上與拋光或是烤漆相比算是非常廉價
的工法,所以嚴格來說,使用噴砂來處理車架的表面,根本只是為了低成本的考量,在抗
腐蝕方面絕對是加速表面腐蝕的良好方法.

蠻多人看到953車架生銹的反應是:我家的不銹鋼門窗(或是不銹鋼餐具)也不會那麼快
生銹阿?其實蠻多的不銹鋼門窗或是餐具,都是進行電解拋光,使表面積平坦化之後,
再進行鈍化的處理,來進一步提升其抗腐蝕能力

在不銹鋼的表面處理中,鈍化(passivation)製程,可以再提升其表面抗腐蝕能力,要注
意鈍化並不是酸洗,酸洗的目的在於去除不銹鋼表面的污垢,油汙與氧化雜物等,而鈍化
製程通常是使用特定濃度硝酸在特定溫度下,使不銹鋼表面長成非常緻密的鈍化層(通
常是氧化鉻/氫氧化鉻或氧化鐵的混合層)來達到保護不銹鋼表面的目的
另外也曾經看過國外廠商考量環保問題,而是使用檸檬酸類進行鈍化(根據該使用檸檬
酸鈍化953車架廠商表示,他們已生產過上百支的953車架,唯一一次出現銹斑的狀況是
一台長期在海邊使用的車架)

小尾松鼠不知道國產的953車架在噴砂之後,有沒有再進行鈍化的表面處理,不過傳統
上國內自行車業界對於不銹鋼材料處理的經驗不算是很豐富,沒有做鈍化處理,基本上
是完全不令人意外的.....


最後,在網路上看過有人對於953生銹的意見是:「那個不銹鋼的純度還不夠嘛!還是會
有水銹的」......看了這句也是令人啞然失笑....基本上,除了元素可以講究純度外,
從來沒有聽說過合金可以講純不純的..........



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