木製
時至今日，摩根公司還在用木頭做汽車。可能就像機械錶一樣吧，這個百年老廠現在只剩一堆老頭，也算是汽車工業化壓迫下，手藝人最後的一點堅持吧。
其實汽車最早就是木製的，畢竟是從馬車演變而來，甚至連徹骨路都是木頭的。畢竟木頭輕，便宜，好加工，對於當時還屬於”手工業“的汽車行業來說，非常合適。
隨著工業化的推進，從30年代開始廉價的鋼鐵汽車大規模取代了車上的各種木製器件，一種叫做woodie的改裝風格也就誕生了，主要是採用增加木製尾箱，或者車身部分替換為木質部件，對於後市場改裝者來說， 加工木材無疑更加簡單，而且有一種”復古“感。
不過這種woodie風格只在美國比較流行，在英國似乎大家更喜歡把木飾板作為一種高級內裝放在車內，最後一種非美國款的woodie車是1960年的莫里斯，至今還有很多粉絲。
這是一個80年代的吉普大旅行家，算是美國woodie風的復興，不過可惜的是外面的木紋飾板是個假貨，也是一種凸顯“豪華"定位的方法
現如今除非買一個摩根，想要見到木頭也只能在豪車的木製面板上了，實木貼皮非常廢工，還要對花紋，而且有經驗的工人很少，貴也是應該的。
現在終極豪華的木內飾，應該是女王的Diamond Jubilee State Coach了，這車內部的100多塊內飾板，每個都是有典故的百年以上老料。
當時特朗普訪英還專門提了要求要坐一下，黃金萬兩的特朗普看到女王的金閃閃座駕估計也要瞎眼了吧。
現如今木材的“優越性”已經基本消失，各種各樣的合成材料和燈光效果成為主流，低調樸實的木材只能存活在博物館裡了。
鋼
說到鋼材，這塊算是我老本行，而且可以算是祖傳，爸媽都是幹這個一輩子的，別的不說至少看過的書還是不少的。
算起來雷廷權（曾經國際熱處理協會主席，工程院院士）是我媽媽的老師，我是不應該叫師爺？不過因為保密的緣故這裡沒法給大家看我從事的業務，網上隨便找點圖片大家湊合看一下
好了不扯淡了，關於鋼，鐵，我儘量簡單通俗的讓大家知道一些基本原理，首先我要解決的問題，是什麼是鋼，什麼是鐵。首先我們來看這張圖，搞金屬材料的和熱處理的可能大學4年就學這麼一張圖，叫做鐵碳相圖。這張圖描述的是鐵中碳含量和溫度之間對應的鐵的晶體結構關係，現在看這一堆話你可能有點懵，不過沒關係，我們首先需要掌握的概念是，含碳量低於0.05%（也有按0.02%分界）的鐵一般叫做熟鐵或者工業純鐵，含碳量0.05%到2%之間的稱之為碳鋼，又分為低碳鋼中碳鋼高碳鋼，含碳量高於2%的稱為生鐵，其中可以包含鍊鋼用生鐵，鑄造用生鐵，球墨鑄鐵，馬口鐵，白口鐵，灰口鐵等等。
這種有點反直覺的效果（生鐵碳多，熟鐵碳少）其實是由鋼鐵的製造過程導致的，常規鍊鐵工藝都是使用焦炭，導致大量碳溶解在鐵中，所以鍊鐵的產物是生鐵，而為了降低含碳量煉成鋼，需要往鐵水中吹氧，將碳轉化為二氧化碳吹出。
在這個過程中如果我們調整鐵水中的合金元素比例，就可以得到合金鋼，而如果採用鉻+鎳（一般18鉻8%鎳）的組合加一些其他輔助元素，就可以得到不鏽鋼。同理，加入釩多一些會得到工具鋼，其他還有軸承鋼，高速鋼等等品種，都屬於“合金鋼”這個分類。鐵碳相圖研究的是鐵-碳二元合金，雖然可以指導合金鋼但是合金鋼的相圖會產生較大的偏移，一般生產中會使用其他圖表。
正如上面所說，鐵碳相圖描述的是平衡態的“溶解"狀態，這就如同鹽溶解在水裡一樣，這是一種物理反應，鐵是溶劑碳是溶質，這是由於鐵是一種晶體，所以就會像其他晶體（比如石墨和鑽石）一樣有不同的晶體結構。這其中最基礎的是鐵素體Ferrite，也叫做α鐵，這隻一種體心立方（BCC）結構，含碳量非常低，727度時溶解度0.022%，室溫0.005%，純鐵一般都處於這種狀態，硬度很低延展率很高。
而當我們把鐵加熱到奧氏體（austenite）區，就會得到γ鐵，這是一種面心立方（FCC）的結構，可以溶解更多的碳，在1148度時可以溶解2.11%，727度時溶解0.77%，奧氏體狀態下硬度低，延展率高（比純鐵還高），所以很適合鍛造，塑型等。
上面提到了奧氏體的溶解度最高可以到2.11%，這是碳在鐵中溶解的物理濃度，而當碳和鐵發生化學反應生成碳化物（Fe3C），就會形成滲碳體cementite，這是一種含碳量6.67%的斜方晶體，硬度極高，塑性幾乎為0，是硬脆相，在鋼中滲碳體一不同形態和大小的警惕出現在組織中，對鋼的力學性能影響很大，比如因為製造不當導致碳鋼中夾雜了滲碳體（或者叫碳化物夾雜，carbide）就會出現磨損時軟的部分先消耗，碳化物晶體變成小刀一樣對磨損面進行切削，或者在遭受衝擊時從夾雜物出出現脆弱斷裂。滲碳體在高溫長時間停留或緩冷後可以分解成石墨狀的自由碳，這一過程對鑄鐵和石墨鋼有重要意義。
氏體過冷到727度以下後，奧氏體晶界間會首先形成碳化鐵晶核，而隨著碳化鐵核橫向生長在它兩側就會形成聘碳區，為鐵素體形成創造條件，貧碳區也會因此出現鐵素體晶核，而鐵素體生長又會排出多餘的碳，促進碳化鐵生長，如此反覆形成曾片狀分佈的組織，稱之為珠光體（pearlite）
如果奧氏體過冷的速度非常大，冷卻到550到230度之間，會得到一種叫做貝氏體（bainite）的組織，主要成分為非曾片狀分佈的碳化物加鐵素體，因為過冷度比較大，鐵原子還沒來得及擴散，碳的擴散也受影響，沒能發生珠光體轉變，以350度分界會分為上貝氏體和下貝氏體。貝氏體並不出現在鐵碳相圖上，因為這是一種過冷的非平衡態，而相圖描述的是長時保溫，超緩變溫的理想狀態。
如果奧氏體過冷的速度非常非常大，碳還來不及擴散就被固定在晶格中，則會成為一種非平衡的新組織叫做馬氏體（martensite），雖然晶體結構從γ變成了α，但是碳化物還沒來得及析出，過飽和的碳會把bcc結構拉伸成BCT（體心四方）結構，典型的有半條馬氏體和片狀馬氏體。馬氏體是淬火常用的一種體，不過一般因為硬度太高，淬火後需要經過回火（低溫保溫一段時間)讓他進行一點珠光體轉變，變成回火馬氏體增加韌性。同樣這些都不出現在相圖上，但是貝氏體和馬氏體確是合金鋼常用的狀態。
以上就是鐵和碳晶體的基礎知識，我們再回來看相圖（這次換張中文的），相圖為材料的選擇提供了依據，也為各種工藝的制定提供了依據，比如鍛造應該造奧氏體狀態進行，鑄造可以通過相圖找到熔點確定鑄造溫度，焊接可以通過相圖分析焊接組織，尋找合適的方法消除組織不均勻性，那麼熱處理用相圖幹什麼呢？合金鋼又如何使用相圖呢？
談這個問題我們首先要解決什麼是熱處理，用通俗的話講熱處理就是將金屬通過加熱，冷卻，或溶解進去一些增強元素來提高金屬的性能，如硬度，耐磨性，耐腐蝕性，延展性等。不過在一般人眼裡，可能最常見的就是淬火了。淬火的方式千千萬，淬油淬水淬鹽淬氣，這是熱處理的冷卻部分。
上面我們講晶體結構的時候說過，首先將鋼加熱到727度以上（這個點叫做A1，當然因為熱滯一般要更熱到ac1，或者ac3），並保持一段時間，之後通過控制過冷速度，會得到不同的”體“，一般來說比如打鐵的直接丟到水裡或者油裡，會得到馬氏體。如果是鹽浴的話會得到貝氏體，而通過多大的速度冷卻，得到什麼樣的體，就需要通過這張CCT（Continuous cooling transformation）曲線來查詢了，受合金成分的影響，每個鋼種的cct曲線都不一樣，甚至一些微量元素例如硼，0.001%就可以導致巨大的變化。
剛才說了淬火冷卻是熱處理的一個方面，加熱也有講究，讓面說了要加熱到奧氏體轉變，那麼保持多久可以完全完成奧氏體轉變呢？這就需要一張ttt曲線（isothermal transformation curve，也叫time，temperature，transform）來解讀在不同溫度保溫多長時間會獲得什麼樣的組織。
好了基礎知識已經講完，那麼我們來看看汽車上最常用的兩種熱處理方式，第一種叫做滲碳，常用於汽車上的各種齒輪中。要做一個好的齒輪需要滿足兩種特性：耐磨損和抗衝擊，這兩個特性對於鋼來說是矛盾的，因為含碳量越高，硬度越大，相應的也就越脆，如果一整個齒輪內外都是硬的，那一衝擊可能就碎了，而如果內外都是軟的，可能用兩年就打齒報廢了。那麼我們能不能製作一種齒輪，讓他的齒面是含碳量高的淬火馬氏體，而內心則是含碳量低的鐵素體呢？
這就需要滲碳工藝（這裡指表面滲碳case hardening）了，首先將低碳鋼加熱到奧氏體化，然後向滲碳爐內通入富碳氣體（比如丙烷，天然氣，丙酮），通過一定的溫度-時間工藝曲線和含碳量的變化，使碳原子溶解到工件表層，再講工件取出，根據所希望的冷卻速度使用油，水基淬火液等淬火介質淬火，快速冷卻到馬氏體狀態，一個外剛內柔的齒輪就誕生了。其實這種工藝以前的鐵匠也用，打鐵時加入碳粉就是一種表面滲碳。當然，一些零件也有滲氮，但是氮化鐵是一種化學反應而非溶解，這裡就不講了。
好了，魚和熊掌現在兼得了，上面我們也講過從奧氏體到馬氏體有一個晶體形態變形的問題，晶體形態變形了零件肯定也會有些變形，再加上高烈度的淬火，工件各個部分的冷卻速度可能不一樣，也會導致變形，而對於一些零件變形是無法容忍的，比如不磨齒的齒輪，薄壁零件等。對於齒輪來說可以採用壓力淬火的方法，比如heess的淬火機就廣泛應用在大眾自產的變速箱上。
那麼如果是車身的結構件呢，比如abc柱這樣的薄壁零件，這就需要特殊的工藝（熱成型）配合特殊的鋼材（熱成型鋼）了，將hf鋼加熱到奧氏體化後放置到成型模具內衝壓，成型後直接模內冷卻，相當於一種壓力淬火，這樣就能得到形狀正確，且硬度極高的薄壁結構件了，更妙的是通過給沖模分配不同的冷卻速度，可以得到不同的淬火硬度，極大提高車身結構件的生產效率。
但是另一方面，熱成型模具製作複雜，需要複雜的冷卻系統，且需要一臺奧氏體化爐。同時熱成型生產節拍慢，硬度太高後續切割只能用激光切割也是限制熱成型大量使用的一個難點。
而汽車上使用不鏽鋼的部分，可能僅僅侷限於排氣了，因為這部分要接觸水。
像dmc這樣全不鏽鋼車身的，應該汽車歷史上的量產車就這一份了。畢竟不鏽鋼比普通的鋼貴多了。
當然也不用吹不鏽鋼，也不用專門吹奧氏體不鏽鋼，學習了上面的知識你應該知道這沒什麼特別的。304不鏽鋼只是奧氏體轉變點在室溫以下，所以常溫就處於奧氏體狀態而已。
當然說起不鏽鋼不得不跑題一句冷戰期間的神奇產物，由不鏽鋼打造的，飛的比空空導彈快的mig25.
鋁合金
鋁合金在汽車上的應用已經不是什麼新鮮事，事實上最早的鋁製汽車可以追溯到1899年在柏林國展會上亮相的Dürkopp，與美國人偏愛傻大笨粗不同，鋁合金汽車在歐洲非常流行。不過因為戰爭耗鋁和鋁的成本本來就高的緣故。堅持到現在的不多了。
現在比較主流的真正堅持全鋁的最頭鐵的應該是捷豹了，同為英國血統的勞斯萊斯咱看看就得了.
奧迪的space frame，之前我們在介紹a2的時候說過，不過這套高貴的鋁車身奧迪用在a8，r8，和tt上。
鋁合金車身應用的難點，主要是鑄材和板材衝壓的連接，自粘鉚，還是鉚接，還是焊接，如何控制變形，如合保證強度，難度比鐵車身要高一個等級。
同樣如果覆蓋件也使用鋁合金，維修起來也是很頭疼的，很多人都聽說過鋁車身（捷豹，凱迪拉克）剮蹭了只換不修，沒法鈑金之類的，實際上捷豹是有完整的鋁合金鈑金流程的，只是這一套工具和技術昂貴且複雜，維修成本很高，所以一般沒人直接鈑金。
因為鋁合金不能熱切割，也不能用傳統的鐵用電焊焊接，傳統凹陷修復方法基本都不行。
即使更換，整件更換覆蓋件對於沒有鋁維修經驗的人來說也是很複雜的一件事，一些需要自粘鉚的地方需要使用專門的硅烷噴燈噴塗打底，再塗促粘劑和粘膠，有一套複雜的工藝和工具。
再加上鋁車身生產線完全需要重新建立，整個加工操作流程都是新的，這也導致很多車企不願意使用鋁車身。
鋁相對於鐵最大的優勢在於減重，而在減重要求最極端的簧下質量方面，鋁合金是目前應用比較廣泛的，稍微貴一點的車型，都會或多或少的採用鋁合金件來減低懸掛方面的重量。
鍛造鋁合金輪轂也是一個減重的好方法，也可能是鋁合金應用最多的地方。還記得曾經爆炸的鋁合金輪轂廠（崑山中榮)麼,鋁合金的危險性也可見一斑吧。
鋁合金的另一個重大應用領域就是引擎了，引擎缸蓋現在大部分已經鋁合金化了，缸體鋁合金化也很多，雖然鋁合金強度只有鑄鐵的一半，但是密度只有三分之一，所以一般即使鋁合金缸體為了達到鑄鐵缸體的強度而增大一倍體積，依然能獲得客觀的重量節約。
另一方面鋁合金的鑄造也比鐵稍微容易一些，同時鋁合金導熱快，散熱優勢很大。不過鋁合金的缺點也很明顯，一個是比鑄鐵貴，一個是輕度低，對高增壓或暴力改裝來說上限不高。
另外還有一個不耐磨的問題，所以現在真正“全鋁”的發動機可能只侷限於做了粒子噴塗強化缸壁的超高端發動機上，大部分鋁缸體還是要加鐵缸套的。
塑料
說起塑料車身，看過我之前介紹寶馬z1那一集的應該還有印象，z1採用了很多非常激進的設計，比如使用GE的 Xenoy塑料製作車身，並設計成了快拆設計，買車時銷售還建議買家可以買一套別的顏色的車身板件方便換顏色開。
當然，再激進也只是覆蓋件用塑料，全塑料的車也是不現實的。我想來想去，似乎全塑料的車只有這個
或者長得再土一點，能開是能開，就當個自行車吧。
其實還有一輛很傳奇的車採用了全塑料外覆蓋件，就是我之前介紹過的命很苦的龐蒂亞克，fiero。這臺車80年代的車型脫胎於60年代的概念車xp833。
同樣採用了可以拆除所有塑料外飾件的fiero，在美國車友口中被稱為車界脫衣舞娘。開一個框架車的感覺似乎還挺不錯。
玻璃纖維和碳纖維
纖維類的材料我就放在一起說了，之前我們曾經介紹過凱撒達林，就是玻璃纖維車身，事實上玻璃纖維車身從30年代就有一些實驗性應用，但是一直都沒有量產。
glasspar g2可能是離量產最近的玻璃纖維車，雖然也交付了一些，但是和凱撒達林一樣在到底誰是第一輛玻璃纖維汽車上面還是存在一些爭議
1953年的克爾維特應該是比較廣泛公認的第一款量產全玻璃纖維車，玻璃纖維以其重量輕，不生鏽的特色著稱，不過其耐磨性和易修復性都存在問題，而且傳統玻璃纖維需要手工鋪纖，生產效率極低。
直到SMC出現，才解決了大面積鋪設玻璃纖維的難點，提高了一些生產效率。
針對複雜曲面的鋪設，chopper gun（短切槍）這種可以一邊噴灑切斷的玻璃纖維一邊噴灑樹脂的設備出現以後才得以改善。
不過這些生產效率的提升方法依然遠遠比不上鋼鐵衝壓的速度，所以玻璃纖維一般都停留在需要極端減重的跑車上面，而且他們似乎也不用太關心維修問題。畢竟這玩意真的很難修，而且一打磨玻璃微粒就會到處飛，吸進肺里人就廢了，粘到皮膚上會癢癢好幾天，所以做玻璃纖維維修需要很高的PPE。
隨著納米技術的發展，碳纖維逐漸取代了玻璃纖維，畢竟碳纖維強度更高重量更輕，而且預浸纖維布+真空加熱塑性的工藝，使用起來難度不高。
但是因為碳纖維更貴，買菜車領域還很難見到，一般都是跑車上會使用大部分的碳纖維框架，比如4c。
如果你有錢，甚至可以買一個全碳纖維的柯尼塞格。連輪轂都給你整一碳纖維的。
買車車領域能買到的碳纖維車當屬寶馬i3了，這車寶馬真是造一輛賠一輛，說實話就車內的技術含量來說，買一個真的不虧。不過造型和用途方面，就仁者見仁智者見智了。不過總比把碳纖維零件用在裝飾上的要強得多。
以上就是一些和汽車材料有關的無聊內容，事實上現在已經有自主品牌開始使用全鋁合金底盤和懸掛件了，可見我們的材料，加工，和成本承受能力是可以和國際品牌看齊的，反觀奔馳好好的鋁合金用著用著就沒了，高下立判。
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