主要介绍有助于企业活动中碳足迹最小化，对汽车制造厂减排CO2做出很大贡献的技术。在汽车部件的制造过程中，有许多工序使用大量的热能，例如热处理和涂漆。在此，介绍成功省略热处理工序和提高工序效率的事例。 3.1调质钢的扩大应用 锻造部件的制造过程由使用模具成形的锻造成形工序和给予强度的调质（淬火、回火）工序组成。在热锻工序中，将部件加热至约1200℃，锻造后，将其冷却并运送到热处理设备，在热处理设备中再次加热到900℃左右的奥氏体区域淬火，这是一个浪费的加热过程。为了消除这种浪费，开发了通过将锻造后的冷却速度控制在900℃和500℃之间，可以确保规定强度的非调质钢新材料，这是将V添加到碳钢中的材料。锻造后，用恒定的冷却速度处理，钒与钢中的碳结合，并变成VC在钢中析出，通过析出强化机制，材料的强度得到加强。 日产汽车公司还开发了控制锻造后产品冷却速度的控制冷却炉。除了节能外，控制冷却后如进行喷丸清理，可以运送到机械加工车间，大幅度减少了库存。 非调质钢的应用从前轮毂开始，但曲轴、连杆等使用调质碳钢的部件，现在基本都不进行热处理。连续调质炉生产线是非常长的设备，可以全部撤除，这扩大了工厂的空间。 除此之外，通过应用新材料，省略了退火和球化退火，可以撤除更多的炉子。 3.2 真空渗碳技术的扩大应用 通过应用新材料可以省略锻件的调质过程。但齿轮等硬化表面所必要的渗碳热处理不能省略。通过将气体渗碳方法改为真空渗碳，可以提高渗碳反应速度，由于效率提高还可以大幅度降低输入的能量。 真空渗碳是在约1kPa的低压下，直接喷射碳化气体，进行渗碳淬火的方法。气体渗碳是在大气压下的渗碳气氛气体的炉内进行的，是Fe-C的平衡反应的渗碳。真空渗碳是在低压炉内将碳化氢气体直接添加到铁表面的渗碳。因此，真空渗碳效率高，可以在高温下进行渗碳。真空渗碳的另一个优点是设备散热少，工厂环境良好，渗碳时间缩短约30％。其结果是CO2排放量减少50％。 4 应对环保的动力传动系新产品 与制造工艺的技术进步 4.1 新型可变压缩比发动机 渗碳热处理作为获得部件表面硬化层的工艺是有用的，但根据部件形状，常规的渗碳技术有时不能抑制应变。对新型可变压缩比发动机（以下称VC-T发动机）的连杆部件，如图５所示，新引入了真空渗碳气体淬火装置，通过优化热处理方案，相关部件成功批量生产。此外，可以在常规没有的高温区域渗碳，加速了渗碳速度，大大缩短了渗碳时间，可以在线实现渗碳工序到机械加工工序。 这种下连杆要求兼顾高疲劳特性和耐磨损性，所以需要表面硬度高。但是，渗碳钢材料适用于常规的气体渗碳、油淬火工艺，存在下连杆特有的薄壁与厚壁差大的形状，淬火应变大，不能确保产品性能要求的问题。因此，使用了大同特殊钢开发制造的小型真空渗碳+气体淬火的设备，通过优化热处理方案，确立了低应变渗碳淬火技术，相关部件的量产化获得成功。 4.2 技术开发概要 在该VC-T发动机的连杆部件中，将上部连杆、曲轴和C连杆三个部件结合，成为激烈晃动连杆机构的核心部件，是要求兼顾高疲劳强度和高韧性的部件。因此，作为材料，选择了外部高硬度、内部韧性高、具有量产实绩的铬钢（渗碳钢），并在相应部件的热处理中，决定采用真空渗碳工艺。但是，现行的真空渗碳装置，渗碳室宽阔，在炉内渗碳条件下，小部件不易均匀化，适用于油淬火的连杆类部件，壁厚差大，应变大。 作为量产技术，日本没有先例。因此，引入配备了小型渗碳室和气体淬火室的小型真空渗碳装置，采用最新的热处理模拟技术，进行了适用于相关部件的技术开发。 技术开发有以下两个要点： 1）气体淬火降低热处理应变； 2）高温渗碳使热处理时间缩短和减少设备投资。 4.3 气体淬火降低热处理应变 与油淬火相比，气体淬火应变低，而且因为不使用油，可降低废弃物和环境负荷，在欧洲应用较广泛。但是，与油淬火相比，气体淬火不能获得充分的冷却速度，所以根据部件形状、部件重量有硬度不足的倾向。在欧洲，法律规定可以使用30bar的高压气体，而日本规定为10bar，难以保证冷却速度。 在这种情况下，采用热处理模拟技术和日产汽车公司的汽车空气阻力测定用的试验流动可视化技术，并实施风洞板形状和部件外观的最优化方案，可以确保所需强度的表面硬度。 相对于油淬火，气体淬火应变低，但下连杆加强筋部与腹板部的壁厚差大，由于冷却速度的差，不能抑制规定的应变。因此，在冷却模式上下功夫，在Ms点（马氏体相变开始）正上方设温度保持，通过使缝隙的加强筋部（因薄壁冷却速度快）和腹板部（因厚壁冷却速度慢）的马氏体化时间一致，即采用如图6 所示的分级淬火，成功地降低了应变。 在常规方法中，喷吹相同压力、相同流速的气体，薄壁的加强筋部冷却速度快，厚壁的腹板部冷却速度慢。这样，加强筋部位率先达到位于300℃附近的Ms点，开始马氏体相变。腹板部晚于该部位开始马氏体相变。由于该时间差，应变集中在加强筋根部，存在缝隙宽度扩大的问题。为避免该现象，使加强筋部和腹板部的Ms点同一时刻通过，控制了冷却风速。通过这一改善可以进一步降低应变。 第一阶段油淬火后，采用气体淬火降低应变，第二阶段气体淬火控制冷却，可以进一步降低应变。图7是第二阶段降低应变的图示。将油淬火的缝隙宽度开度作为1，采用气体淬火化，可以降低约三分之一，通过优化气体淬火模式，可以降低约七分之一。 4.4 高温渗碳缩短热处理时间，减少设备投资 真空渗碳的处理温度高于气体渗碳，可以大幅缩短渗碳时间。而且将渗碳室小型化，采用耐热结构，可以进一步高温渗碳。但是，在高温渗碳中，容易引起晶粒粗大化，有可能成为强度降低的一个因素，为了防止出现这一问题，需要采取措施。 引入的渗碳炉可以采用各种温度变化模式，为了找到可以防止晶粒粗大化的温度变化模式，反复进行了试验 。试验结果显示，渗碳结束后，在达到淬火的奥氏体区域的保持温度之前，冷却到再结晶温度以下的温度区域，即进行中间冷却，可以完全抑制相关部件的晶粒粗大化，如图8所示。 通常，为了防止晶粒粗大化，在晶粒开始长大时，为了制造具有钉扎效果的化合物，需要添加Nb等。但是不添加这些昂贵的元素，使用标准的渗碳钢，也可以实现1050℃的高温渗碳。 采用该项技术可以进行高温渗碳，渗碳时间可以比气体渗碳缩短约六分之一。由于渗碳时间的缩短，可以使渗碳工序前后机械加工工序的周期合起来，实现机械加工车间的在线化。通过在线化，实现了工序间的零库存，而相对于大型渗碳炉，小型渗碳减少了设备投资，提高了效率。