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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" p) B5 z6 h5 x: O3 `) v" p, Y. A1 } f# ~2 T" b* a( [1 t c6 C2 @2 b K0 m& C+ j- S5 D3 p: r, R8 R1 e8 L6 o# G- E, z i( v* K/ K7 g2 [- c3 d. l# S& j6 f. |9 |! F7 | {+ U8 p( |2 E/ ]9 K" @5 ] B, T6 M* b5 |4 i- ]; M# b0 n* G$ g5 J0 m1 k. ^4 }. `4 S& M2 f. X6 }- Y6 \4 U' n- D% D8 H5 D1 l! R M2 i5 V$ t1 P* G* [; m& b( a z& b/ u- _- N. Z- |1 `# X4 o

零部件	7 a% g/ n- i; D4 F& R 铁素体型	奥氏体型
排气岐管	/ Z# t- }& T4 ?# L5 N 441	304，308
前管	409，441	304，321
0 K4 M( e& G# \6 N& x 催化净化器	* G6 G; Z4 h3 r( t) |9 A) p+ \% | 409，441	* B! F1 c& `* n% j 304，308Si
中管	. C! g; ?* U3 T P( p8 _. v0 ^* T3 n3 h 409，430Ti	* c; Q8 P- a. _% T9 d 304
* \3 I5 n& Y8 `4 s3 ]% F- \$ y 消音器	$ i0 z" i/ [, M% v9 J* G0 W9 | 409，430Ti，434，436	. H- p0 n' z; Y- l! [2 X4 d) K 304
2 S1 S/ C1 W. W1 h( ~/ D T 尾管	- z" `; X6 b: ~; I 409，430Ti	( L- k4 @) Z2 J3 h8 {" ] 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。