不锈钢在汽车排气系统中的应用
不锈钢很早就应用于汽车制造，最常用的主要有类，一类是装饰类材料，主要是不锈钢把手、装饰条、踏板等等；另一类是排气系统，主要应用到不锈钢耐腐蚀、耐高温性能。其中排气系统的不锈钢消耗量占绝大多数。根据中国汽车工业协会1月11日发布的最新统计数据显示，2009年我国汽车产销已分别完成1379.10万辆和1364.48万辆，同比分别增长48％和46％。如果按一辆汽车平均使用30Kg不锈钢来计算的话，2009年度汽车行业消耗不锈钢为41.373万吨不锈钢。本文主要介绍不锈钢在汽车排气系统中的应用及发展。汽车排气系统由7个部件组成，按与发动机距离由近至远的顺序依次为排气歧管、前管、挠性管、催化转化器、中心管、主消音器及尾管。有的车型上还装备了数个催化转换器和副消音器。
排气系统每个部件的服役温度、使用环境各有不同，考虑到制造成本，会使用不同材质的不锈钢及其它材料。比如在靠近发动机的高温部位（热端），对部件材料所要求的主要特是高温强度、热疲劳特性、高温抗氧化性能和耐盐腐蚀性能；而在远离发动机的部位（冷端），则要求材料具有耐盐和尾气凝结腐蚀的性能。此外，对暴露在车体后部的尾管，除需耐蚀外，还应外表美观。下面详细介绍每个部件的功能、所需性能和使用的材料。
排气歧管
排气歧管是收集从发动机各气缸中排出的废气并排向排气管的部件。由于排气歧管直接安装在发动机上，而尾气温度可高达900℃左右，故要求所用材料需具有优异的抗氧化性、高温强度、热疲劳性能；此外，由于排气歧管的形状复杂，所用材料还需具有优良的成形性。
根据制造方法可将不锈钢排气歧管分成两类：一类是用钢板冲压后焊接加工而成；另一类是将钢管弯曲再焊接装配而成。后者还包括套管结构的。
用作排气歧管的不锈钢有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢两类。奥氏体系不锈钢具有优异的高温强度，但由于氧化铁皮易剥落，因此抗氧化性能不如铁素体不锈钢。用于排气歧管的奥氏体不锈钢包括SUS304（18Cr-8Ni），SUSXM15J1（18Cr-13Ni-4Si）等等。另一方面，虽然铁素体不锈钢抗氧化性好，但高温强度却不如奥氏体不锈钢。然而由于铁素体不锈钢的热膨胀系数小，因此在热疲劳特性方面要优于奥氏体不锈钢。用于排气歧管的铁素体不锈钢包括SUH409L（11Cr-Ti-LC），SUS430J1L（18Cr-0.5Cu-Nb-LC，N）等。近年来随着废气排放规定的日益严格，尾气温度也上升到了950℃左右。这时可以使用SUS444（19Cr-2Mo）系不锈钢。另外，为了降低成本，也使用了cr含量较低的SUS429（15Cr）系不锈钢。在采用套管结构的排气歧管中，内管通常使用奥氏体不锈钢，而外管则使用铁素体不锈钢。
前管
前管位于排气歧管与挠性管之间。为了确保下游催化转化器的催化活性，必须尽量减少前管的热辐射，阻止尾气温度降低。另外，前管也必须具有减少噪音的效果。鉴于这些原因，前管正从传统的单层管结构转向薄壁套管结构。前管使用的材料有SHU409L、SUS436L（17Cr-1Mo-LC，N）和SUS430J1L等铁素体不锈钢。当采用套管结构时，内管有时使用奥氏体不锈钢。今后，成本低且抗氧化性和热疲劳性能优良的铁素体不锈钢将继续保持其作为前管主要材料的地位。另外，为了应对尾气温度升高和管壁减薄的趋势，将会使用高温性能更佳的钢种，如SUS429级不锈钢。
挠性管
挠性管位于排气歧管与催化剂转换器之间，主要是为了阻止发动机的振动传到排气系统的其他部件。挠性管由波纹套管和包裹套管的不锈钢丝网编织带构成。挠性管的材料需具备良好的高温度疲劳特性，同时由于要做成波纹状，所以材料必须具有良好的加工性。另外，在寒冷地区为防止道路结冰使用了化雪盐，因此要求挠性管的外侧还应具有耐高温盐腐蚀性能。
目前，挠性管使用的材料主要是SUS304，然而考虑到在寒冷地区要求管外侧还需能耐高温盐腐蚀，因而也使用了性能更高的SUSXM15J1，该钢种加入了Si并提高了Ni的含量。最近，还开始使用比SUSXM15J1更经济和耐晶间腐蚀性较SUS304更好的SUS316L（18Cr-12Ni-2.5Mo-LC）。
催化转化器（催化剂载体和外壳）
为减轻汽车尾气对空气的污染需安装了称作 “催化转化器”的尾气净化系统。它可将尾气中的一氧化碳和碳氢化合物类污染物转化成二氧化碳和水，将氮氧化合物（NO）类污染物转化成氮和氧。转化器由催化剂、辅助催化剂、封固涂层和催化剂载体等组成。
由于催化转化器紧挨排气歧管并位于底盘下面，因此必须能经受住高温和振动等苛刻服役环境的考验。对于催化剂载体，除了使用堇青石性陶瓷载体外，还使用了用铁素体不锈钢箔制作的金属载体。使用铁素体不锈钢箔的原因在于它的热冲击性能好且热容量小。金属催化剂载体由采用不锈钢箔制作的蜂窝状芯轴和采用不锈钢板制作的外壳构成。蜂窝状芯轴是通过把扁平箔材和波纹状箔材卷绕并将它们用钎焊、焊接等之类的方法接合起来而制成。外壳必须具有良好的高温强度、耐高温盐腐蚀性能和加工性。
由于要求箔材具有优异的抗氧化性，因此使用了Fe-Cr-Al系铁素体不锈钢，如Fe-20Cr-5A1合金。为增强氧化膜的附着力，一些钢种还添加了少量Hf、Sc、Y和Ce等稀土元素（REM）。其发展趋势是进一步提高不锈钢箔材的抗氧化性能。
催化转化器的外壳主要使用SUS430（17Cr）不锈钢，但为了应对尾气温度的提高，目前已经开始使用高温性能更好的铁素体不锈钢，如SUS430J1L和SUS429系等。
中心管
中心管连接催化剂转化器与主消音器。有的车型在中心管当中还安装有副消音器。此位置尾气温度相对较低，因此对中心管高温性能要求不是很高，但对其耐蚀性的要求却很高。内表面耐蚀性主要针对尾气中冷凝水引起的腐蚀，而外表面则要抵抗融雪盐导致的盐腐蚀。传统上中心管是用镀铝碳钢板制造的，但作为抵御内外表面腐蚀的措施，不锈钢的应用迅速增加。中心管使用的不锈钢有SUS410（13Cr）、SUH409L和SUS430。
主消音器
主消音器的作用是吸收和降低排出尾气时的噪音，由外壳、内板、内管、端面板等部件组成。当汽车在长距离行驶过程中，由于尾气的加热作用，主消音器最高温度可达400℃左右，故此时水分不会在其中凝结。但当汽车短距离行驶时，主消音器的温度并不升高，因而水分会在其中凝结。冷凝水中含有NH+4 、CO23 ，SO24 、Cl-和有机酸等物质，在发动机的启动和停止反复进行时，这些物质便逐渐浓缩。冷凝液的出现使得消音器内部形成了一个腐蚀性很强的潮湿环境。另一方面，消音器的外表面则暴露在融雪盐的腐蚀环境中。
目前，主消音器用材主要是SUS436L，但SUS436J1L（17Cr-0.5Mo）的使用量正在增加因为该钢种减少了Mo的添加量从而降低了成本。鉴于镀铝不锈钢板美丽的外观和良好的耐蚀性，有时也被用于外壳和端面板等。
尾管
尾管位于主消音器后面，是尾气的最终出口，同时也是肉眼可见的部件。因此，尾管不仅要耐蚀，而且要美观。由于尾管部位的尾气温度已经很低，因此使用镀铝钢板便足够了。但有时为了美观，也使用高纯铁素体不锈钢如SUS409L、SUS430和SUS436以及奥氏体不锈钢SUS304。当对外观有特别要求时，也使用镀铬或热浸镀铝不的主要钢种，而YUS731可耐高温盐腐蚀。
汽车行业是不锈钢的消耗大户，其应用部件主要为排气系统及各装饰部件，主要使用400系不锈钢，代表钢种有409L、436L、430等。
汽车行业已经成为不锈钢消耗的支柱行业，鉴于目前中国的汽车行业还处于快速发展的阶段，不锈钢在汽车制造中的作用还有很大的发展，不锈钢拥有优良的性能，具有环保可循环使用的特性，相信在未来的几年内，汽车行业尤其是汽车排气系统中的不锈钢应用，无论是在量上，还是钢种品种上，都会有较大的增长表现。
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