鈦合金汽門桿-晉升高檔改裝車的第一步，雖然大家都看不見

當前碳中和議題持續發酵，美國更是宣布在2030 年以前讓溫室氣體排放較2005 年減少50~52%，或許有的人會覺得這議題和個人風馬牛不相干，不過實際上卻持續影響每個人『生存』品質，這裡強調的『生存』就是指每天所需花費，如蘋果IPhone手機要求旗下所有供應商都要提出每年減碳足跡證明，才能持續供貨，假設蘋果沒有做任何事，手機外銷到世界各國的時候將會被課高昂的碳稅，而要證明供應商有減碳除了使用綠電外就是使用更節能的新設備，最終這些成本都會轉嫁消費者身上。

減碳應用在汽車工業上則大都以透過『輕量化車體』節省燃料與減少污染，整體重量每減少10%，燃料消耗量即可節省8～10%，並可同時降低10%的廢氣排放量，其主要關鍵在於零組件材料的選用，例如以比強度高的鋁、鎂、鈦輕質材料替代傳統碳鋼材質；而鈦合金的密度為4.5 g/cm3約碳鋼的60%，也就是在相同尺寸部品條件下可以減輕40%的車體重量，其主要應用分佈在發動機汽門、連桿、曲軸與一些底盤部件。

發動機在壓縮作動時會產生約500℃的高溫，其中進氣門受到新鮮空氣的冷卻，溫度約在300~400℃，排氣門就比較辛苦了，受到高溫廢氣的沖刷溫度會達到600~800℃之間，尤其是汽門桿更是直接與高溫燃氣接觸，因此在材質上必須有足夠的剛性強度以及耐熱性，現今的汽門桿大多採用JIS SUH3燒入硬化的特殊耐熱合金、JIS SUH36 (21-4N) 高級耐熱合金鋼、STELLITE鈷鉻鎢合金鋼等材質製成，對於高效能引擎來說，汽門桿如果能夠輕量化，相對可減少搖臂和汽門彈簧的負擔，進而穩定進排氣效率達到節能的目的，因此在高階車款的汽門桿常以鈦合金材質打造，既能夠達到應有的強度又可以輕量化並在高溫擁有良好的散熱效率。

鈦合金汽門桿一般在進氣部分因溫度較低通常使用α+β型的Ti-6Al-4V(Ti-64)，而排氣門則使用較耐熱的近似α型Ti-6Al-2Sn-4Zn-2Mo(Ti-6242)，並分為一體鍛造成形與兩片式焊接型式(節省成本)，大部分以鍛造為主，而鈦合金在鍛造時必須要了解以下一些特性，避免不良品的產生。

1. 鋁、銅、鐵、鎳合金導熱率隨著溫度上升而下降，鈦合金則隨溫度升高而增加，同時避免加熱粗晶與吸氫現象，因此應分兩階段加熱，第一階段緩慢加熱至650～700℃(因低溫熱傳率較慢)，然後快速加熱至所需溫度(高溫熱傳率和鋼相近)。

2. 精密鍛造時最好以惰性氣體保護，而鈦合金在700~800℃純氮氣條件下會生成一氮化鈦，降低鍛造時的變形能力，因此透過加熱爐內通以氬氣保護，但因氬氣保護加熱設備成本較高，故大都採取玻璃塗層保護並在普通電阻爐加熱，避免表面生成氧化層與減少α層厚度，同時起到變形潤滑作用。

3. 工作中斷時應將爐溫降至700℃，繼續工作時再快速度升溫至鍛造溫度，長時間中斷時，應將胚料取出並置於石棉板或乾砂上冷卻。