日新制钢汽车排气系统用耐热铁素体不锈钢的开发

为了减轻空气污染和缓解全球变暖,各个国家均出台了尾气排放标准,且限制标准越来越严格。在此背景下,多种技术已被应用以满足相关要求,如提高燃油燃烧率、催化效率,降低排气管热容量等。而这一系列措施均会导致汽车尾气的最高温度上升。近些年,汽车排气系统零件主要用铁素体不锈钢制作,因为铁素体不锈钢的热膨胀系数小,耐循环氧化和耐高温疲劳性能均优于奥氏体不锈钢。介绍了日新制钢新研发的汽车排气系统用耐热不锈钢,以及该钢种的研发现状和发展趋势。Nb、Mo、Cu在700℃时的固溶强化和析出强化对提高铁素体不锈钢的高温强度非常有效,而添加Nb、Mo、W主要是在900℃时起到固溶强化作用。Cr,Si和Mn可降低铁素体不锈钢(含14%Cr)在大气中950℃保温200h的氧化程度。特别是添加0.8%及以上的Mn可有效提高氧化皮的附着力。事实证明,日新制钢开发的NSSHR-1(14Cr-1Mn-0.9Si-Nb)和NSSHR-2(10Cr-0.9Si-Nb-Ti)铁素体不锈钢与441和439不锈钢相比,具有更高的耐热性和成形性。     

汽车排气系统用的铁素体不锈钢——汽车排气管用的高耐热高成形性铁素体不锈钢“JFE-MHI”

为了开发一种适用于汽车排气管的高耐热、高成形性的不锈钢，调查研究了Mo和Si对15％Cr铁素体不锈钢的成形性、高温强度和抗氧化能力的影响。添加Mo对提高抗氧化能力和高温强度有明显作用。添加Si对提高抗氧化能力有作用，但发现对提高高温强度实际上无作用。根据这些研究结果，开发出了一种耐热性和成形性极佳的新的加Mo铁素体不锈钢。这种新的钢JFE—MHI（15％Cr-0．3％Si-0．5％Nb-1．6％Mo）兼具了现有两种钢（高成形性型和高耐热型）的所有优点。特别是，JFE-MHI薄钢板和电阻焊管显现出其成形性达到了与现有高成形性不锈钢JEF429EX（15％Cr-0．9％Si-0．5％Nb）同等的水平，而其高温强度、高温疲劳性能和热疲劳性能均优于现有高耐热不锈钢JFE434LN2（SUS444：19％Cr-0．3％Si-0．3％Nb-1．9％Mo）．     

铌、钛对汽车排气系统热端用铁素体不锈钢高温力学性能的影响

对含铌及Nb-Ti铁素体不锈钢进行固溶和高温时效处理,采用高温拉伸试验对其进行高温力学测试.结果表明:随着时效时间的延长,铌钢高温屈服强度降低较快,而Nb-Ti钢高温屈服强度变化不大.采用相分析、扫描电镜、透射电镜对固溶铌及微观结构进行分析,发现时效过程中固溶铌含量均降低,含铌及Nb-Ti钢500h时效后固溶铌相差不大,铌钢中析出相主要是NbN相和M6C相(Fe3Nb3C),Ti-Nb钢主要析出相是NbTi(C,N)相和Laves相(Fe2Nb).长时间时效后,M6C相和Laves相严重粗化且分布变化明显.M6C相粗化后观察不到沿晶界连续分布,而Laves相粗化后主要在晶界连续分布,起到强化晶界的作用.     

宝钢汽车排气系统用铁素体不锈钢产品开发

最近几年,随着对全球环境问题的关注,各国都对汽车尾气排放要求给予高度重视以减低对环境的危害。随着汽车燃油的经济性和汽车尾气排放的等级化要求不断提高,排放标准变得更为严厉。因铁素体不锈钢具有良好的耐氧化性、低的热膨胀系数、高的抗腐蚀性能及更为经济的成本,铁素体不锈钢更多用于汽车排气系统零部件。欧美及日本汽车几乎全部使用超纯铁素体不锈钢用于排气系统零部件制造以满足汽车轻量化及严格的尾气排放要求。介绍了汽车排气系统的构成、各部件的性能要求及宝钢汽车用不锈钢的产品开发。     

铁素体不锈钢在汽车排气系统的应用日益广泛

本文介绍了汽车排气系统各部件所用铁素体不锈钢的要求和种类：（1）排气岐管。近年来开发了增加Cr和Nb添加量，再添加Mo的YUS190-EM（19Cr-2Mo-Nb-Ti）钢，该钢种有更强的抗高温氧化性和高温强度。（2）前管。其使用的材料主要是SUS409L、SUS436L、SUS430J1L等铁索体不锈钢，将来可能采用高温性能更好的钢种，如SUS429级钢。（3）软管。其主要采用SUS430、SUS304。（4）催化转换器（载体和外壳）。其主要采用Fe-20Cr-5Al、SUS430、SUS430J1、SUS429。（5）中心管。如今主要采用SUS410L、SUS409L、SUS430系及超低碳的铁素体不锈钢。（6）主消音器。通常采用低Cr系的SUS409、410不锈钢，为提高抗蚀性，添加Mo和Ti的Cr17型铁素体不锈钢，如SUS436L、SUS436S钢的使用量还在增加。（7）末端管。使用SUS409L、430系等铁素体不锈钢。     

太钢汽车排气系统用铁素体不锈钢的开发

作为当今世界上最大的不锈钢生产企业,为适应汽车工业对节能及环保要求的提高。太钢充分利用生产不锈钢的独特优势,开发出系列的铁素体不锈钢,广泛应用在汽车排气系统各部件,产品质量得到用户认可,市场份额逐年增加。     

汽车排气系统高温端用B441铁素体不锈钢研制

为了开发满足排气系统高温端零件使用要求的不锈钢产品,在实验室研究了化学成分、热处理制度对B441不锈钢性能的影响.结果表明,稳定化元素Nb、Ti的添加对改善B441不锈钢的综合性能有利.生产试制结果表明,生产的B441铁素体不锈钢产品具有优良的常温力学性能和耐高温性能,能够满足汽车排气系统高温端使用要求.     

汽车尾气排放系统低温端用铁素体不锈钢开发

随着汽车工业的快速发展,以降低汽车自身重量和提高材料性能为目的的材料开发,得到了汽车部件制造厂商的重视.铁素体不锈钢因不含有贵重金属镍,明显降低材料成本,同时,铁素体不锈钢又具有比奥氏体不锈钢更好的抗点蚀、晶间腐蚀等性能,广泛用于汽车尾气排放系统中.介绍了宝钢超低碳、氮Cr17Mo汽车尾气系统低温端用铁素体不锈钢的开发过程.该钢种具备良好的力学性能、成型性能及耐腐蚀性能,可以满足汽车排气系统冷端部位的中管、消声器和尾管的使用性能要求.     

439铁素体不锈钢的研制

439是在430不锈钢基础上降低C＋N含量，添加Nb、Ti等稳定化元素发展起来的新型不锈钢材料，已逐步代替304不锈钢应用于电梯面板等行业。为开发满足用户使用要求的439不锈钢，试验室研究了成分、热处理制度对439不锈钢性能的影响，结果表明：Ti、Nb稳定化元素的添加对改善439不锈钢综合性能比较有利、热轧439退火再冷轧可明显改进深冲性能。生产试制结果表明，宝钢生产的439冷轧产品完全能满足用户对材料的性能要求。     

含镍铁素体冷轧不锈带钢的微观组织

为了拓宽铁素体不锈钢的应用范围,利用金相显微镜、电子背散射衍射技术(EBSD)和透射电镜(TEM),研究含镍铁素体冷轧不锈带钢的微观组织结构,分析了其形成原因及对力学性能的影响.结果表明,由于镍等奥氏体形成元素带来的相变,细化了铁素体组织,且在一定的热处理工艺下可以得到具有较高应力、由铁素体亚晶和小晶粒组织构成的弥散组织,该组织均匀分布在铁素体基体上,起到了“第二相”强化的作用,从而在保证铁素体不锈钢较好塑性的同时,大大提高了其强度.     

新型汽车排气系统用铁素体不锈钢的冷凝液腐蚀

为了开发既经济又具有良好耐冷凝液腐蚀性能的汽车排气系统用不锈钢,采用冷凝液腐蚀试验方法,对一系列的铁素体不锈钢进行了10周期的腐蚀评价研究。研究结果表明:Cr当量高于17%的铁素体不锈钢与Cr的质量分数为17%的铁素体不锈钢耐冷凝液腐蚀性能相当,且平均腐蚀失重量均小于6 g/m2,平均最大腐蚀深度均小于0.03 mm。在此试验结果的基础上,对新开发的439M型铁素体不锈钢和409L型铁素体不锈钢进一步开展5、10、20周期的冷凝液腐蚀试验,并使用极值分析方法对三种周期冷凝液腐蚀试验后样品的最大点蚀深度进行统计分析,研究结果表明,新开发的439M型铁素体不锈钢的预测寿命是409L的1.6倍。     

TCS不锈钢焊接HAZ特征及其力学性能研究

 TCS不锈钢是一种低铬的经济型铁素体不锈钢,因为热循环的影响焊接HAZ性能成为制约其广泛应用的关键。对其焊接HAZ的组织演化以及各区域热循环特征参数进行了详细研究,并根据测定的参数利用热模拟技术对焊接HAZ的力学性能进行了研究。结果表明：焊接HAZ的组织由单一铁素体基体变成铁素体加马氏体组织,其强度比母材有所提高,屈强比增大。与母材相比,细晶区韧性变化较小,可以保持在较高的水平;虽然混合晶区的韧性保持在较高水平,但不稳定;而粗晶区韧性却急剧下降。     

汽车排气系统用铁素体不锈钢的应用及腐蚀失效评价

最近几年,随着对全球环境问题的关注,汽车燃油的经济性和汽车尾气排放的等级化要求不断提高,铁素体不锈钢更多用于汽车排气系统零部件。铁素体不锈钢性能得到了明显改善,使铁素体不锈钢具有低的价格和良好性能,欧美及日本汽车几乎全部使用超纯铁素体不锈钢用于排气系统零部件制造。介绍了汽车排气系统的构成及对各部件常用不锈钢的性能要求、排气系统零部件的主要失效形式和所用不锈钢材料的腐蚀评价方法。     

热处理工艺对12%Cr铁素体不锈钢组织性能的影响

以12%Cr铁素体不锈钢为研究对象,研究了不同退火方式、退火工艺对12%Cr铁素体不锈钢热轧板和冷轧板组织、力学性能、耐腐蚀性能、成形性能的影响。结果显示,12%Cr铁素体不锈钢高温下存在铁素体—奥氏体相变过程,在双相区退火快冷后有马氏体组织生成。通过在热退过程中引入奥氏体相变和马氏体相变,可以显著细化最终产品晶粒,提高最终冷轧产品的强度、硬度,同时保持材料耐腐蚀性能不变。该工艺生产的产品可以适用于高强度的应用场合,打破了传统12%Cr铁素体不锈钢热轧后只能采用罩式炉退火的束缚,针对产品的最终用途可以采用不同的退火方式和退火工艺进行生产。     

Development of heat-resistant ferritic stainless steels for exhaust lines at Nisshin Steel

Exhaust emission regulations of the automotive are enforced in each country to prevent air pollution and global warming,and the restriction standard tends to become severer.Various techniques such as the combustion improvement of gasoline,upgrades of the catalyst,and the thermal capacity decreases in the exhaust lines are adopted to suit the regulations,and these lead to an increase of the maximum temperature of the exhaust gas. Recently,ferritic stainless steels are mainly used to parts of exhaust lines,as their thermal expansion coefficient is small,and the cyclic oxidation resistance and the thermal fatigue property are better than austenitic stainless steels. This paper presents newly developed heat-resistant stainless steels from Nisshin Steel for exhaust lines usage,and describes the currents of the steel development that could be envisaged in the future.With regard to improving the high-temperature strength of ferritic stainless steels,the addition of Nb,Mo and Cu is effective in solution hardening and precipitation hardening at 700℃,while the addition of Nb,Mo and W is effective in mainly solution hardening at 900℃.The addition of Cr,Si and Mn suppress the breakaway oxidation in air at 950℃up to 200 h of ferritic stainless steels containing 14%Cr.Especially,the addition of 0.8%or higher Mn would effectively improve the adherence of oxide scale.It is confirmed that ferritic stainless steels,NSSHR-1(14Cr-lMn-0.9Si-Nb) and NSSHR-2(10Cr-0.9Si-Nb-Ti ),is having a superior heat resistance,formability and cost performance compared to conventional Type441 and Type439 respectively.