摩托車鏈條材料與熱處理的發展方向

鏈條廣泛應用于各類機械傳動結構中，尤其在汽車、摩托車等機械傳動中要求其具有較高的抗拉、耐磨和耐蝕性能。由于鏈條的結構(鏈節之間通過鉸鏈連接起來)與工作時受載(有緊邊與松邊)的特點，傳動鏈條的正常失效形式是鏈條零件的疲勞破壞與鏈條的磨損伸長。

　　目前，我國鏈條零件質量與20世紀七八十年代相比，已經有了較大提高，大部分由具有一定規模的專業鏈條制造廠生產的鏈條，其互換尺寸與靜強度等指標都已達到相應的標準要求。但是，對鏈條的抗疲勞與耐磨性能等重要的質量指標仍不盡人意。原因是多方面的，其中與鏈條零件材料的選用和熱處理工藝密切相關。

1．材料的選擇現狀

　　摩托車鏈條按其結構分為滾子連和套筒鏈，它由內鏈板、外鏈板、套筒、滾子、及鎖片等零件組成。目前國內外廠商在材料的選用上有所區別：

　　(1)國內外鏈條零件選用的鋼材主要區別在內外鏈板上。鏈板的使用性能要求有較高的抗拉強度及一定的韌性。國內普遍選用40Mn、45Mn制造，較少采用35鋼。而40Mn、45Mn鋼板化學成分較國外S35C、SAEl035鋼材范圍寬，且表層存在1．5％一2．5％厚度的脫碳。因此，鏈板在淬火及充分回火后往往存在脆性斷裂現象。

　　在進行硬度測試時，鏈板淬火后表面硬度偏低(小于40HRC)，若磨去一定厚度表層，則其硬度可達50HRC以上，這將嚴重影響鏈條的最小拉伸載荷。

　　(2)國外廠商一般選用S35C、SAEl035，采用較先進的連續式網帶滲碳爐，熱處理在加熱過程中用保護氣氛進行復碳處理，加上嚴格的現場過程控制，因而很少發生鏈板淬火回火后出現脆性斷裂或表面硬度偏低的現象。

　　金相觀察表明，鏈板淬火后表面存在大量的細針狀馬氏體組織(約15—30um)，而心部為條塊狀馬氏體組織。在同等鏈板厚度的條件下，經回火后其最小拉伸載荷較國內產品大。國外一般用1．5mm厚板材，要求拉力>18 kN，而國內鏈條一般選用1．6—1．7mm厚板材，要求拉力>17．8 kN。

　　(3)由于對摩托車鏈條零件要求的不斷提高，國內外廠商不斷對銷軸、套筒及滾子所用的鋼材進行改進。鏈條的最小拉伸載荷，尤其是耐磨性都與鋼材有關。國內外廠商近期選用20CrMnTiH鋼替代20CrMnMo作銷軸材料后，其鏈條拉伸載荷提高13％一18％，而國外廠商用SAE8620鋼作銷軸與套筒的材料也與此有關。經實踐表明，只有改善銷軸與套筒之間的配合間隙，改進熱處理工藝及潤滑等途徑，才可大幅提高鏈條的耐磨性及拉伸載荷。

  (4)摩托車鏈條零件中內鏈板與套筒、外鏈板和銷軸都是過盈配合固定在一起，而銷軸和套筒為間隙配合。鏈條零件之間的配合對鏈條的耐磨性、最小拉伸載荷有很大影響。根據鏈條使用場合和破壞載荷的不同，分為A、B、C三級。A級用于重載、高速和重要的傳動；B級用于一般傳動；C級為普通抵檔用途。故而A級鏈條零件之間的配合要求較嚴。
2．熱處理技術

　　熱處理工藝技術對鏈條零件尤其是摩托車鏈條的內在質量有著至關重要的影響。因此，要想生產出優質的摩托車鏈條，必須要有先進的熱處理技術和裝備。

　　由于國內外廠商對摩托車鏈條品質的認識、現場控制及技術要求等方面的差距，表現在鏈條零件熱處理工藝技術的制訂、完善及制造過程有所差別。

　　(1)國內生產商采用的熱處理技術和裝備。我國鏈條行業的熱處理設備落后于工業發達國家，特別是國產網帶爐存在結構性、可靠性和穩定性等一系列問題。

　　內、外鏈板采用40Mn、45Mn鋼板，材料主要有脫碳、裂紋等缺陷。調質采用普通網帶爐，無復碳處理，造成脫碳層超標。銷軸、套筒和滾子采用滲碳淬火，淬火有效硬化層深0．3～0．6mm，表面硬度≥82HRA，雖然使用滾筒式爐生產靈活、設備利用率高，但是其中工藝參數的設定和變更需由技術人員制定，而且在生產過程中，這些經人工設定的參數值無法隨氣氛的瞬時變化而自動修正，熱處理質量在很大程度上仍依賴于現場技術人員(技術工人)的技術水平，其質量重現性較差。考慮到產量、規格及生產成本等，這種局面一時難以改觀。

　　(2)國外生產商采用的熱處理技術和裝備。國外廣泛采用連續式網帶爐或鑄鏈式熱處理生產線，氣氛控制技術已相當成熟，無需技術人員再制定工藝，并可根據爐內氣氛的瞬時變化情況隨時修正有關參數值；對于滲碳層濃度、硬度、氣氛和溫度的分布狀態可實現自動控制，無需人工調節，可使碳濃度波動值控制在≤0．05％的范圍內，硬度值的波動控制在1HRA范圍內，溫度嚴格控制在±0．5一±1℃范圍內。

　　內、外鏈板調質除品質穩定外，而且生產效率高。銷軸、套筒和滾子滲碳淬火整個滲碳過程中不斷根據爐溫和碳勢的實際采樣值計算濃度分布曲線的變化情況，并隨時修正和優化工藝參數設定值，確保滲碳層的內在質量處在受控狀態。

　　總之，我國摩托車鏈條零件熱處理工藝技術水平與國外企業相比差距較大，主要是由于質量控制及保證體系不夠嚴格，仍落后于發達國家，尤其是熱處理后的表面處理技術差別較大。簡便、實用且無污染的不用溫度下著色技術或保持原色可作為首選。
3．問題及發展方向

　　摩托車鏈條屬于工業基礎范疇，為勞動密集型產品，尤其在熱處理技術方面，目前還處在發展階段。由于技術和裝備方面的差距，鏈條很難達到預期的使用壽命(15000h)。為達到此要求，除了對熱處理設備的結構、可靠性和穩定性要求更高之外，更要注意爐起成分的精確控制，即碳式和氮式的精確控制。

　　零件的熱處理向微畸變、高耐磨方向發展。為了大幅度提高銷軸的拉伸載荷及表面的耐磨性，有研發能力的廠商不僅從用材上進行改進，而且嘗試對其表面進行鍍鉻、滲氮及碳氮共滲等其他工藝的處理，也取得了較好的效果。關鍵是如何制定穩定的工藝及用于規模生產。

　　在制造套筒方面，國內外在技術上大同小異。由于在摩托車鏈條的耐磨方面，套筒有著重要的影響。即鏈條的磨損伸長主要體現在銷軸與套筒的過度磨損中，因此其材料選用、接縫方式、滲碳淬火質量及潤滑等方面是關健。開發生產無縫套筒是大幅提高鏈條耐磨性的一個破熱點。

4．結束語

　　我國國產摩托車鏈條產品質量與國外先進企業的產品存在一定差距。近10年來，國內外都十分重視摩托車鏈條的選材及熱處理技術的發展。我國于2000年12月開始執行國GB／T18150—2000 (等同采用IS010823：1996滾子鏈傳動選擇指導)，為我國提高鏈條品質及疲勞強度方面指明了方向。國內廠商應與相關單位密切配合研制用于規模生產的摩托車鏈條，共同開發、試制不同材料的鏈條，突破用中低碳鋼作鏈板、20CrMo系低碳合金鋼作銷軸用料的常規定式，改換低、中合金鋼板作鏈板用料，提高銷軸用料含碳量及改換其它零件用料等途徑來提高鏈條品質。

　　為此，國內鏈條生產廠商還應積極開發生產各類摩托車發動機時規鏈，以便開拓生產鏈條空間，贏得更大的市場份額，盡快開發生產無縫套筒，探討適用的鍍鉻等工藝來大幅提高銷軸的表面硬度，且積極尋求高性能鏈條潤滑油品等舉措，全面提高摩托車鏈條零件品質，生產出具有國際競爭力品牌的鏈條，滿足市場的需求。