汽车排气系统用铁素体不锈钢

HEATS

    近年来，人们将关注焦点放在地球环境友好问题上，在许多国家，根据法定条例强烈要求提高汽车废气纯化率。为了适应资源节约、环境友好的国际化趋势，对发动机排气系统典型零部件提出了更高的要求。热端零件重点要求高温性能，如高温氧化、腐蚀、疲劳性能，冷端零件主要要求耐尾气冷凝液腐蚀性能。
    自20世纪70年代后期，汽车排放法规日益严格，为改善催化效率，降低排放，不断地提高发动机排气温度，排气歧管工作温度由750～800℃提高到900～950℃，甚至更高。为提高燃油经济性，也需减轻车重。排气岐管及紧固件由普碳钢转换为不锈钢，消声器废气温度提高，加重了腐蚀程度，也必须采用不锈钢。
    排气系统应用不锈钢的种类。根据零部件工作条件，选择钢种。奥氏体不锈钢304为经典传统钢。铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比，生产成本低、线膨胀系数小，导热系数大。
    近年来，汽车排气系统用不锈钢中，80%已是铁素体不锈钢，见表1所示：

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表1 排气系统应用不锈钢种

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$ g6 O* x& L2 u- S: Q- B! ^2 N% g0 Y* c2 [9 }4 T3 c! Y, n$ J5 B6 l: T# V( E9 q' a' u8 a% X0 [1 \: y1 }9 U3 k; A. r }/ H$ X* [( U$ P0 Q( Z6 Q# E1 i) [8 a5 i# Z- p1 U' k' U# u" D8 e( @ X, j) I( p! u8 b9 [" K2 E" W# W' f) p" V( m) ^, W: f8 U, Q6 q3 m2 u; [% l- O) f3 F* }8 y; Q: X3 y( n5 G z7 j4 f) F& f- P. e* T, N( u1 [4 X8 K5 X' z( P9 E f- h! |6 ?& k' ^: U2 Q( [4 l, w6 b8 l# n7 i& Z& {4 d/ y* a4 c2 M* d3 J, f% H4 {9 _) `0 ^0 [( A; L9 ]

零部件	铁素体型	奥氏体型
5 d3 l$ X' e) p( S' U 排气岐管	7 ?5 h+ ]2 t% b5 O J9 t( P1 B 441	/ }5 d% \- G1 y- G$ _6 ] 304，308
前管	409，441	+ J0 l" r5 G7 o! l$ [! o6 E 304，321
催化净化器	5 U- A. I1 b' l6 a, D 409，441	304，308Si
中管	409，430Ti	304
消音器	409，430Ti，434，436	304
尾管	409，430Ti	0 h. |! g! u `8 A 304

    铁素体不锈钢比奥氏体不锈钢有更优良的高温性能，价格也便宜。
    日本轿车排气系统用不锈钢，由于排气温度的提高，排气岐管用不锈钢由SUH409L制成。
    美国汽车制造业排气系统应用不锈钢为T409,T439,AL409,436S等。
    由于排气系统服役条件更加恶劣，排气温度升高至950～1000℃，排气岐管用不锈钢由SUH409L(低等级)、SUS430JIL（高等级）进展到高性能材料SUS444。消声器系统温度可达到300℃，用材也有类似的变化。由于市场竞争日益激烈，低成本材料成为新的开发动向。
    在许多情况下，汽车排气系统设计成复杂形状，以适合于有限的车体空间，紧固件优先考虑的是耐热性，第二位才是考虑的高成形性，许多紧固件企业强烈要求开发兼备这两种钢的优点的不锈钢。具体地说，这意味着开发具有高耐热性（高温强度、高温疲劳性能和热疲劳性能）等同于或优于SUS444和高成形性能与304相同的奥氏体型不锈钢。
    我国生产轿车排气系统用不锈钢，奥氏体型不锈钢主要是304,309,321等，铁素体型不锈钢主要是409,429,432,436,439,441,444等。排气系统应用的奥氏体型不锈钢，由于高额进口关税，已完全在国内采购，铁素体型不锈钢由于牌号少，性能不如国外产品稳定等原因，当前重点开发新产品形成系列，含铌铁素体不锈钢是开发重点。409Ti在冷端应用有严重的晶间腐蚀现象，加入少量铌，改善铁素体型不锈钢耐蚀性、高温强度、抗氧化、抗蠕变性能，铁素体型不锈钢Nb-Cu合金化、Nb-Mo合金化，耐蚀性、耐热性好。国外采用11CrSiNbTi，12CrTiNbAl，18CrTiNb，13CrTi4Al，0Cr15Ni25Ti2MoAlVB（SUS660）等。
    可以预见，将来世界各国都会强化汽车排气条件，这也是一种趋势。由于高耐热、高成型性不锈钢的推出，能满足这些日益严格的要求，因此可望扩大不锈钢新产品，为更清洁的环境作贡献。