摩托车链条材料与热处理的发展方向

链条广泛应用于各类机械传动结构中，尤其在汽车、摩托车等机械传动中要求其具有较高的抗拉、耐磨和耐蚀性能。由于链条的结构(链节之间通过铰链连接起来)与工作时受载(有紧边与松边)的特点，传动链条的正常失效形式是链条零件的疲劳破坏与链条的磨损伸长。

　　目前，我国链条零件质量与20世纪七八十年代相比，已经有了较大提高，大部分由具有一定规模的专业链条制造厂生产的链条，其互换尺寸与静强度等指标都已达到相应的标准要求。但是，对链条的抗疲劳与耐磨性能等重要的质量指标仍不尽人意。原因是多方面的，其中与链条零件材料的选用和热处理工艺密切相关。

1．材料的选择现状

　　摩托车链条按其结构分为滚子连和套筒链，它由内链板、外链板、套筒、滚子、及锁片等零件组成。目前国内外厂商在材料的选用上有所区别：

　　(1)国内外链条零件选用的钢材主要区别在内外链板上。链板的使用性能要求有较高的抗拉强度及一定的韧性。国内普遍选用40Mn、45Mn制造，较少采用35钢。而40Mn、45Mn钢板化学成分较国外S35C、SAEl035钢材范围宽，且表层存在1．5％一2．5％厚度的脱碳。因此，链板在淬火及充分回火后往往存在脆性断裂现象。

　　在进行硬度测试时，链板淬火后表面硬度偏低(小于40HRC)，若磨去一定厚度表层，则其硬度可达50HRC以上，这将严重影响链条的最小拉伸载荷。

　　(2)国外厂商一般选用S35C、SAEl035，采用较先进的连续式网带渗碳炉，热处理在加热过程中用保护气氛进行复碳处理，加上严格的现场过程控制，因而很少发生链板淬火回火后出现脆性断裂或表面硬度偏低的现象。

　　金相观察表明，链板淬火后表面存在大量的细针状马氏体组织(约15—30um)，而心部为条块状马氏体组织。在同等链板厚度的条件下，经回火后其最小拉伸载荷较国内产品大。国外一般用1．5mm厚板材，要求拉力>18 kN，而国内链条一般选用1．6—1．7mm厚板材，要求拉力>17．8 kN。

　　(3)由于对摩托车链条零件要求的不断提高，国内外厂商不断对销轴、套筒及滚子所用的钢材进行改进。链条的最小拉伸载荷，尤其是耐磨性都与钢材有关。国内外厂商近期选用20CrMnTiH钢替代20CrMnMo作销轴材料后，其链条拉伸载荷提高13％一18％，而国外厂商用SAE8620钢作销轴与套筒的材料也与此有关。经实践表明，只有改善销轴与套筒之间的配合间隙，改进热处理工艺及润滑等途径，才可大幅提高链条的耐磨性及拉伸载荷。

  (4)摩托车链条零件中内链板与套筒、外链板和销轴都是过盈配合固定在一起，而销轴和套筒为间隙配合。链条零件之间的配合对链条的耐磨性、最小拉伸载荷有很大影响。根据链条使用场合和破坏载荷的不同，分为A、B、C三级。A级用于重载、高速和重要的传动；B级用于一般传动；C级为普通抵档用途。故而A级链条零件之间的配合要求较严。
2．热处理技术

　　热处理工艺技术对链条零件尤其是摩托车链条的内在质量有着至关重要的影响。因此，要想生产出优质的摩托车链条，必须要有先进的热处理技术和装备。

　　由于国内外厂商对摩托车链条品质的认识、现场控制及技术要求等方面的差距，表现在链条零件热处理工艺技术的制订、完善及制造过程有所差别。

　　(1)国内生产商采用的热处理技术和装备。我国链条行业的热处理设备落后于工业发达国家，特别是国产网带炉存在结构性、可靠性和稳定性等一系列问题。

　　内、外链板采用40Mn、45Mn钢板，材料主要有脱碳、裂纹等缺陷。调质采用普通网带炉，无复碳处理，造成脱碳层超标。销轴、套筒和滚子采用渗碳淬火，淬火有效硬化层深0．3～0．6mm，表面硬度≥82HRA，虽然使用滚筒式炉生产灵活、设备利用率高，但是其中工艺参数的设定和变更需由技术人员制定，而且在生产过程中，这些经人工设定的参数值无法随气氛的瞬时变化而自动修正，热处理质量在很大程度上仍依赖于现场技术人员(技术工人)的技术水平，其质量重现性较差。考虑到产量、规格及生产成本等，这种局面一时难以改观。

　　(2)国外生产商采用的热处理技术和装备。国外广泛采用连续式网带炉或铸链式热处理生产线，气氛控制技术已相当成熟，无需技术人员再制定工艺，并可根据炉内气氛的瞬时变化情况随时修正有关参数值；对于渗碳层浓度、硬度、气氛和温度的分布状态可实现自动控制，无需人工调节，可使碳浓度波动值控制在≤0．05％的范围内，硬度值的波动控制在1HRA范围内，温度严格控制在±0．5一±1℃范围内。

　　内、外链板调质除品质稳定外，而且生产效率高。销轴、套筒和滚子渗碳淬火整个渗碳过程中不断根据炉温和碳势的实际采样值计算浓度分布曲线的变化情况，并随时修正和优化工艺参数设定值，确保渗碳层的内在质量处在受控状态。

　　总之，我国摩托车链条零件热处理工艺技术水平与国外企业相比差距较大，主要是由于质量控制及保证体系不够严格，仍落后于发达国家，尤其是热处理后的表面处理技术差别较大。简便、实用且无污染的不用温度下着色技术或保持原色可作为首选。
3．问题及发展方向

　　摩托车链条属于工业基础范畴，为劳动密集型产品，尤其在热处理技术方面，目前还处在发展阶段。由于技术和装备方面的差距，链条很难达到预期的使用寿命(15000h)。为达到此要求，除了对热处理设备的结构、可靠性和稳定性要求更高之外，更要注意炉起成分的精确控制，即碳式和氮式的精确控制。

　　零件的热处理向微畸变、高耐磨方向发展。为了大幅度提高销轴的拉伸载荷及表面的耐磨性，有研发能力的厂商不仅从用材上进行改进，而且尝试对其表面进行镀铬、渗氮及碳氮共渗等其他工艺的处理，也取得了较好的效果。关键是如何制定稳定的工艺及用于规模生产。

　　在制造套筒方面，国内外在技术上大同小异。由于在摩托车链条的耐磨方面，套筒有着重要的影响。即链条的磨损伸长主要体现在销轴与套筒的过度磨损中，因此其材料选用、接缝方式、渗碳淬火质量及润滑等方面是关健。开发生产无缝套筒是大幅提高链条耐磨性的一个破热点。

4．结束语

　　我国国产摩托车链条产品质量与国外先进企业的产品存在一定差距。近10年来，国内外都十分重视摩托车链条的选材及热处理技术的发展。我国于2000年12月开始执行国GB／T18150—2000 (等同采用IS010823：1996滚子链传动选择指导)，为我国提高链条品质及疲劳强度方面指明了方向。国内厂商应与相关单位密切配合研制用于规模生产的摩托车链条，共同开发、试制不同材料的链条，突破用中低碳钢作链板、20CrMo系低碳合金钢作销轴用料的常规定式，改换低、中合金钢板作链板用料，提高销轴用料含碳量及改换其它零件用料等途径来提高链条品质。

　　为此，国内链条生产厂商还应积极开发生产各类摩托车发动机时规链，以便开拓生产链条空间，赢得更大的市场份额，尽快开发生产无缝套筒，探讨适用的镀铬等工艺来大幅提高销轴的表面硬度，且积极寻求高性能链条润滑油品等举措，全面提高摩托车链条零件品质，生产出具有国际竞争力品牌的链条，满足市场的需求。