分析汽车排气系统用材料的演变

汽车排气歧管使用的氏球墨铸铁，但随着发动机性能的提高，排气温度会上升，且由于对减轻零部件重量的需要，因此不锈钢的使用量正不断增加。

排气歧管所用的不锈钢有奥氏体系不锈钢和铁素体系不锈钢。奥氏体系不锈钢的高温强度好，但容易发生氧化皮剥落，因此在抗氧化性方面不如铁素体系不锈钢。另一方面，铁素体系不锈钢的抗氧化性好，但高温强度不如奥氏体系不锈钢。热膨胀系数小的铁素体系不锈钢在热疲劳特性方面是有利的。因此，铁素体系不锈钢钢种主要可用作排气歧管。

初期为适应排气温度为800℃左右的需要，使用的是YUS409D（11Cr-TI）。其后，由于排气规定的强化，为适应排气温度的升高，采用了高温特性好、添加19%Cr-Nb的YUS180（19Cr-Nb）。再后来，由于在高温特性的基础上又对经济性提出了要求，于是开发了优化成分的YUS450-MS（14Cr-0.5Mo-Nb-Ti）。另一方面，近年来随着排气规定的强化，排气温度变得更高，如果达到950℃，以往的材料就无法适应，因此开发了增加Cr和Nb添加量、再添加Mo，以此提高抗氧化性和高温强度的YUS190-EM（19Cr-2Mo-Nb-Ti）。

新日铁生产的排气歧管材料（YUS450-MS和YUS190-EM）的特征在于Nb-Ti的混合添加。由此可以提高高温特性，尤其是可以提高热疲劳特性。

根据合金元素对铁素体系不锈钢在950℃时0.2%屈服强度的影响可知，Nb、Mo、W和Ta有助于提高屈服强度，尤其是添加少量的Nb，效果更好。另外，Mo和Nb在固溶状态下有助于高温强度化。但是，Nb在高温下长时间使用过程中会析出碳化物和莱夫斯相，固溶Nb会随着时间推移而下降，高温强度也会下降。因此，为抑制这种固溶Nb量的下降造成高温强度下的下降，研究了Nb-Ti混合添加的作用。根据Nb单独添加钢和Nb-Ti混合添加钢在900℃时的0.2%屈服强度随900℃时效变化的曲线可知，Nb-Ti混合添加钢伴随时效的强度下降小。这是由于添加Ti可抑制粗大Nb碳化物（M6C）析出的缘故。

具有高温强度的14Cr系Nb单独添加钢和Nb-Ti混合添加钢在约束率变化后热疲劳试验的结果表明，在100%约束的情况下，Nb-Ti混合添加钢有时高温强度低，热疲劳寿命比Nb单独添加钢的短。但是，当约束为50%时，Nb-Ti混合添加钢的热疲劳寿命会大大延长，超过Nb单独添加钢的热疲劳寿命。可以认为这是由于当约束率降低时，热疲劳强度在总体上会提高，由于延长在高温下的保持时间，如果是在采用上述Nb-Ti混合添加钢，它能通过添加Ti抑制Nb碳化物的析出，使高温下热疲劳强度下降变小的缘故。

更多信息

请直接与我公司服务人员联络（咨询热线：0769-82621055全国统一热线：400-699-1286），以获得更多的有关不锈钢包膜纸（箔）、铜合金、铝合金、铜及铜合金、铝及铝合金的选择、应用及库存等相关资料。
资料来源：东莞市弘超铜铝有限公司
『版权所有，转载或引用请注明链接和出处』