汽车排气系统用铁素体不锈钢

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    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：

表1 排气系统应用不锈钢种

) m! Z0 @3 U: {- U+ }% K9 P* b7 o9 [$ n3 j# \+ n; y& t- \! o3 P* M8 Y9 e" N4 ] H) B& `) _: |, J5 \0 g- J E2 n" f, S1 P1 l" c+ T2 b: [$ F! U& e4 T- s4 \7 Q7 g* W3 w% \; T( g9 P e2 `4 \4 J6 m" w& n5 D- C6 X9 {* j' A$ @( b% i9 f* u. _4 ~6 m! p) [0 K" j2 P; R3 |7 Z" D3 W0 Q8 E) h1 \" j' T4 C- N

0 d0 ~: \' b- x' B; A 零部件	8 q# m3 a# a7 Z0 \1 k# a 铁素体型	& P# R) I" b% f, S+ i 奥氏体型
/ n" n3 y: E/ P( d& t 排气岐管	441	304，308
8 v+ d) o: ^' @- |4 n0 ^& v 前管	409，441	& E' i' {+ D; q4 c ~ 304，321
催化净化器	6 @- H2 Z7 ^# L% ~1 i 409，441	8 L/ x: r3 N1 R4 \ 304，308Si
中管	409，430Ti	5 `& X. d: C1 r4 b 304
消音器	409，430Ti，434，436	304
" |$ C$ \# C2 d. T1 T2 O 尾管	9 S7 L" p+ b8 v; [9 A 409，430Ti	$ m! ?9 C6 b) D! Y6 O0 l 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。