太鋼開發(fā)汽車排氣系統(tǒng)消音器用鐵素體不銹鋼。

隨著社會發(fā)展的需要，人們意識到必須制定更嚴(yán)格的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，以保護(hù)環(huán)境，減少燃料消耗。由于不銹鋼板具有優(yōu)異的耐腐蝕性、耐熱性和優(yōu)良的綜合性能，廢氣排放系統(tǒng)的材料從普通鑄造金屬和鍍鋁碳鋼板發(fā)展到不銹鋼板，從一般特性的不銹鋼板進(jìn)一步發(fā)展到高性能的特殊不銹鋼板。

2.消音器的工作特點(diǎn)。

消音器被內(nèi)部冷凝液和外部融雪鹽浸蝕，浸蝕環(huán)境惡劣。因此，該段對材料耐腐蝕性的要求是主要的。特別是下部被冷凝液直接接觸浸蝕，上部被冷凝液蒸汽浸蝕，下部浸蝕環(huán)境比上部差。

材料有孔蝕和應(yīng)力腐蝕。能譜分析的效果主要是有機(jī)廢氣中凝固的鹽酸浸蝕，而日本國選用的同部分沒有孔蝕。消音器選用436鐵素體不銹鋼，無孔蝕。

3.太鋼消音器鐵素體不銹鋼的開發(fā)過程。

3.1409L的開發(fā)歷程。

3.1.1工藝優(yōu)化。

自上世紀(jì)初以來，AOD一直用以生產(chǎn)制造汽車消音器不銹鋼板409L，但由于制成品C.N高，起伏大，對特性直接影響大；二零零四年，VOD所有生產(chǎn)制造，C.N操縱優(yōu)良，世紀(jì)初提升，商品特性顯著提升，獲得用戶認(rèn)可。

優(yōu)化3.1.2穩(wěn)定元素。

為了防止應(yīng)力腐蝕，鋼需要添加穩(wěn)定元素來固定鋼中的C.N。初409L選用Ti單穩(wěn)定，不僅容易沉淀TiN，直接影響表面質(zhì)量，而且在選用過程中仍會出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕。隨著對Nb-Ti雙穩(wěn)定理解的深入，通過鋼固定N，Nb固定C，避免應(yīng)力腐蝕，見圖2。

開發(fā)3.2439M。

3.2.1油品現(xiàn)狀。

由于我國與國外石油硫含量的差異，國外選用409L可以滿足部分消音器耐腐蝕性的要求，在我國，特別是消音器的下半部分，409L不能滿足規(guī)定公里內(nèi)無腐蝕性的要求，因此需要將該部分切換成耐腐蝕性更好的高鉻或436L等含鉬材料，大大提高了耐腐蝕性，延長了使用壽命。然而，還有一個(gè)問題。由于汽車行業(yè)競爭日益激烈，汽車制造商選用高性能、低成本的材料已成為一個(gè)方向。耐腐蝕性優(yōu)異的436L不銹鋼板因價(jià)格昂貴而有限。汽車排氣系統(tǒng)選用的材料主要為409L，需要達(dá)到3年或6萬公里的壽命保質(zhì)期。由于我國燃油硫含量高，消音器在實(shí)際選用過程中經(jīng)常發(fā)生約4萬公里的浸蝕損壞。因此，迫切需要開發(fā)適合我國石油條件的新型汽車排氣系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)型鐵素體不銹鋼，其耐腐蝕性優(yōu)于409L，成本低于4366L不銹鋼板。

3.2.2材料設(shè)計(jì)。

考慮到消音器浸蝕環(huán)境的特點(diǎn)，增加鋼中的鉻含量，增加少量鉬。同時(shí)，為了使其具有優(yōu)良的加工特性，實(shí)現(xiàn)Nb-Ti的雙世紀(jì)初，通過在實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)制造不同成分的樣品，在模擬冷凝液中進(jìn)行浸蝕試驗(yàn)，

可見，在11%~17%的Cr范圍內(nèi)，Cr提升了鐵素體不銹鋼的耐冷凝腐蝕性。含量超過17%后，其作用不再明顯；Cr17型不銹鋼板中適量Mo的作用明顯。根據(jù)綜合性能比較，設(shè)計(jì)了439M經(jīng)濟(jì)型鐵素體不銹鋼，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。

3.2.3化學(xué)成分和典型特性。

典型鐵素體不銹鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能見表1。

3.2.4浸蝕試驗(yàn)。

（1）應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法：GB434.5-2000不銹鋼板鹽酸-硫酸銅浸蝕試驗(yàn)方法。樣品狀態(tài)：原狀態(tài)，1200℃×5min。

(2)模擬冷凝試驗(yàn)。

①冷凝液分析。

通過去除消音器內(nèi)表面的銹層和XRD分析，除了鐵鉻氧化物和FEO（OH）外，銹層還含有鐵硫酸鹽，表明消音器內(nèi)表面汽油中的硫終以硫酸根的形式存在，并直接參與冷凝液的浸蝕過程。

②模擬冷凝設(shè)計(jì)。

在模擬排氣系統(tǒng)浸蝕試驗(yàn)中，日本國JFE對溶液濃度有參考標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的離子成分，

但結(jié)合我國油品的實(shí)際情況，在對我國排氣管浸蝕損傷的詳細(xì)分析中，還需要調(diào)整SO4等離子濃度，盡可能反映我國浸蝕液的實(shí)際情況。

③浸蝕試驗(yàn)方法。

通過機(jī)制分布函數(shù)對腐蝕深度的統(tǒng)計(jì)，預(yù)測不同鋼種的使用壽命，通過汽車廠和路況試驗(yàn)達(dá)到預(yù)期使用壽命。

4.結(jié)論

（1）由于汽車工業(yè)的快速發(fā)展和人們對鐵素體不銹鋼優(yōu)勢的認(rèn)識，鐵素體不銹鋼在汽車排氣系統(tǒng)中的發(fā)展逐漸獲得推動。產(chǎn)品質(zhì)量獲得各車系的認(rèn)可，提升了國產(chǎn)化率。2009年，總開發(fā)量超過10萬噸，市場份額超過60%。

（2）通過技術(shù)的不斷改進(jìn)，消音器不銹鋼板的物理質(zhì)量達(dá)到了國際先進(jìn)水平，取代了進(jìn)口，為振興汽車工業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

（3）通過合作開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的439M，提升了國內(nèi)汽車排氣系統(tǒng)消音器不銹鋼板的研發(fā)水平，創(chuàng)建了科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)制造單位和汽車廠的合作模式，形成了工業(yè)、大學(xué)和研究的完美結(jié)合。