耐高温不锈钢(合金)

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1、6汽车用含铌不锈钢6.1汽车用含铌不锈钢概况我国汽车工业正在高速发展。2002年我国汽车产量已达325.1万辆，其中轿车109.2万辆，与2001年相比分别增长了38.8%和55.2%。据有关专家估计，今后相当时期内仍将以20%以上的速度发展。汽车制造业的发展，必定对汽车用材提出更高的要求，以提高汽车质量、质量保证期、安全可靠性以及对环境的友好（即不恶治环境）。21世纪的汽车废气排放规则更加苛刻。减少车体重量，减少燃料消耗是汽车设计的首要问题。不锈钢是重要候选材之一，对高档次轿车尤为重要。不锈钢可满足许多汽车设计的要求以及一些部件的特殊要求。不锈钢可将成形性和耐蚀性以及高

2、温性能结合；可将成形性和美丽的外观和永久性的光泽结合；不锈钢有优良的强度、弹性和冲击韧性。汽车废气是大气污染源之一，极大地威胁着人们的生活，因而受到各国的重视。美国的LEV标准、LEV-Ⅱ标准、欧洲EU2005标准、日本的成平12年标准等把废气排放法制化。这些标准的出台极大地促进了汽车工业的发展，促进了减少车体重量、降低燃油消费、废气净化处理系统的材料的发展。降低汽车成本，提高保质期是汽车行业的宗旨，是汽车领先潮流的主要特征。保质期随着新材料的发展不断推进。表6.1.1给出了质保品按年代顺序排列的有效使用期的变化。表中数据表明，到20世纪末，排气元件要达到10年的质保期。

3、表6.1.1排气系统质保品（美国）①④②④③年份热端B1/a冷端B10/aB1/a美容品/a198553——199055——19935531199587512000101072～3①在质保期内不超过1%的可以接受的备件故障；②在目标年限内不超过10%的故障率；③开始出现严重的锈点前的质保时间；④热端指排气歧管；冷端指消音器等。据欧、美、日的资料，每辆轿车用不锈钢40～50kg，其中排气系统用30kg左右。这是一个不锈钢大市场，为了争夺市场，不锈钢生产厂不断开发新钢种。提高性能、降低成本、省略或简化用户再加工工程是发展的方向。表6.1.2给出了排气系统的工作环境和各个零部件

4、要求的材料特性和现用材料。132表6.1.2汽车用耐热部件的工作环境及其要求特性部件编号部件名称工作温度/℃需要性能主要使用材料1吸气阀300～500高温疲劳强度；SUH11SUH3动阀系统耐磨；SUH3530Ni合金；2排气阀700～850抗氧化Ti合金热疲劳强度；铁素体铸钢；3排气歧管750～1000抗氧化；奥氏体铸钢；加工性能SUS430系蠕变强度；Iconel713C；排气系统电喷涡轮750～1000疲劳强度；GMR235；抗氧化TiAl4热疲劳强度；可锻铸铁；电喷壳体750～1000抗氧化；铁素体铸钢；切削加工性能奥氏体铸钢SUH409L；5前导管高温疲劳；SU

5、S410L耐高温盐腐蚀；SUS304；6软管600～800加工性能SUSXM15J1SUH409L；净化器壳体耐高温盐腐蚀SUS436J1L排气系统7SUH21；抗氧化；触媒载体1000～120020Cr-5Al；抗热冲击性能陶瓷8中导管400～600耐盐腐蚀SUH409L；9马弗炉内：耐冷凝水腐蚀；100～400SUH430系10尾管外：耐盐腐蚀由于排气温度不断提高和质保期的延长，新材料不断开发。汽车性能在提高，成本在降低，合理选用材料十分重要。排气系统较详细的构成，依车种而不同，见图6.1.1。图6.1.1汽车排气系统6.1.1美国汽车用不锈钢概况美国在20世纪60年

6、代专门开发了汽车排气阀21-4N不锈钢，继之以21-2N，从此开始了不锈钢在汽车制造中的应用。133MF-1是409型不锈钢的原型，曾受汽车厂家青睐，主要用于排气歧管、消音器和催化器，很受汽车工程师的欢迎，是最经济的不锈钢，能减轻排气歧管50%的重量。然而到20世纪70年代，由于汽车废气对大自然的污染，引起人们极大的关注，排气转化器开始用于重型卡车；由于排放废气温度的提高，409型不锈钢的高温强度和抗氧化性能不能满足要求，于是开发了含Nb的409Nb或Ti、Nb复合应用的409和17CrNb以及430型不锈钢。304型奥氏体不锈钢利用冷加工强化工艺提高强度生产整体轮罩始于

7、20世纪50年代。到20世纪末汽车用不锈钢已成系列，其钢种见表6.1.3，包括各类钢种计30余个。工程师们选择相应的钢种用于各种各样汽车的相应零部件，如内外装饰、底盘、车体、发动机和排气系统。表6.1.3通用的汽车用不锈钢明细表钢种UNS牌号SAE牌号冶金分类DIN备注201S2010030201奥氏体w(N)≤0.25%301S3010030301奥氏体12CrNi177302S3020030302奥氏体5CrNi187303S3030030303奥氏体12CrNiS188w(S)≤0.15%，w(Mo)≤0.6%（随意）快