熱鍛用免調質鋼-自立自強的微合金化鋼材

鐵(Fe)是富含於地球上的元素之一，雜項合金<0.02%以下稱為純鐵，屬於單相奧斯田鐵(Austenite)，不會產生相變化，因此需要透過添加碳元素來提供鐵材的機械強度，含碳量<0.25%為低碳鋼、含碳量0.25%~0.6%為中碳鋼、含碳量>0.6%為高碳鋼、含碳量>2%以上則稱為鑄鐵，原則上含碳量越高的鋼材相對硬度也較高，但韌性較低(受力容易脆斷)。

在碳鋼的世界裡，為了獲得較高降伏強度(Yield Strength)、抗拉強度(Tensile Strength)與合理的延伸率(Elongation)，通常於成形加工後使用淬火、回火(Quenching and tempering)的熱處理手法來提升所需機械強度，而在這過程中需要將高溫成形後的鍛件冷卻至室溫，再重新加溫至700~800度淬火硬化，很明顯這樣的兩次加熱作業不但耗費時間、成本也造成碳排放汙染的增加，所以一些IQ200的先進就發展了一系列的熱鍛免調質鋼(Hot Forging Microalloyed)來減少生產過程中不必要的能源浪費。

免調質鋼是通過微合金化(Micro-Alloyed)添加Nb、V、Ti、N、B等元素，在材料塑性加熱過程中溶於奧斯田鐵組織中，其元素固溶度隨著冷卻而減小，以細小的碳化物、氮化物形式在肥粒鐵(Ferrite)和波來鐵(Pearlite)組織中析出強化同時阻止晶粒的成長(也就是晶粒細化程度更高)，並與奧斯田鐵組織形成共晶相，使得高溫鍛造或軋製後可以控制冷卻方式而不需調質熱處理來提升機械強度，進而縮短了生產週期與節省了能源。

免調質鋼的應用其實發展得很早，1972年德國THYSSEN公司開發了第一個熱鍛微合金化中碳鋼49MnVS3（抗拉強度＞850MPa）代替40CrMn調質鋼作為Mercedes-Benz汽車發動機曲軸，Volkswagen汽車則使用27MnSiVS6免調質鋼製造車用連桿達年產250萬件，據了解德國目前汽車行業中曲軸、連桿、驅動半軸等鍛件70%以上採用免調質鋼製造，在新品種與技術的開發日本則取得領先地位，其汽車製造業中也有90%以上的曲軸、連桿也同樣都採用了免調質鋼製造。

台灣目前免調質鋼材料的主要供應以中鋼的30MnVS6與38MnVS6兩個型號為主，也是目前國際上最廣泛使用的材料型號，生產條件也算單純，升溫至1,200℃塑性成形→直接進入溫控風冷爐→風冷至500~600℃持溫約10分鐘(鍛後風冷可以讓肥粒鐵與波來鐵組織分散均勻且晶粒組織細化)→取出空冷至300℃→就可以裝入鐵箱待後製程處理。