西安不銹鋼管在汽車排氣系統(tǒng)中的應(yīng)用
近年來,人們將關(guān)注焦點放在地球環(huán)境友好問題上,在許多國家,根據(jù)法定條例強烈要求提高汽車廢氣純化率。為了適應(yīng)資源節(jié)約、環(huán)境友好的國際化趨勢,對發(fā)動機排氣系統(tǒng)典型零部件提出了更高的要求。熱端零件重點要求高溫性能,如高溫氧化、腐蝕、疲勞性能,冷端零件主要要求耐尾氣冷凝液腐蝕性能。 自20世紀(jì)70年代后期,汽車排放法規(guī)日益嚴(yán)格,為改善催化效率,降低排放,不斷地提高發(fā)動機排氣溫度,排氣歧管工作溫度由750~800℃提高到900~950℃,甚至更高。為提高燃油經(jīng)濟性,也需減輕車重。排氣岐管及緊固件由普碳鋼轉(zhuǎn)換為不銹鋼,消聲器廢氣溫度提高,加重了腐蝕程度,也必須采用不銹鋼。
排氣系統(tǒng)應(yīng)用不銹鋼的種類。根據(jù)零部件工作條件,選擇鋼種。奧氏體不銹鋼304為經(jīng)典傳統(tǒng)鋼。鐵素體不銹鋼與奧氏體不銹鋼相比,生產(chǎn)成本低、線膨脹系數(shù)小,導(dǎo)熱系數(shù)大。
近年來,汽車排氣系統(tǒng)用不銹鋼中,80%已是鐵素體不銹鋼,見表1所示:
表1 排氣系統(tǒng)應(yīng)用不銹鋼種
零部件 鐵素體型 奧氏體型
排氣岐管 441 304,308
前管 409,441 304,321
催化凈化器 409,441 304,308Si
中管 409,430Ti 304
消音器 409,430Ti,434,436 304
尾管 409,430Ti 304
鐵素體不銹鋼比奧氏體不銹鋼有更優(yōu)良的高溫性能,價格也便宜。
日本轎車排氣系統(tǒng)用不銹鋼,由于排氣溫度的提高,排氣岐管用不銹鋼由SUH409L制成。
美國汽車制造業(yè)排氣系統(tǒng)應(yīng)用不銹鋼為T409,T439,AL409,436S等。
由于排氣系統(tǒng)服役條件更加惡劣,排氣溫度升高至950~1000℃,排氣岐管用不銹鋼由SUH409L(低等級)、SUS430JIL(高等級)進展到高性能材料SUS444。消聲器系統(tǒng)溫度可達到300℃,用材也有類似的變化。由于市場競爭日益激烈,低成本材料成為新的開發(fā)動向。
在許多情況下,汽車排氣系統(tǒng)設(shè)計成復(fù)雜形狀,以適合于有限的車體空間,緊固件優(yōu)先考慮的是耐熱性,**位才是考慮的高成形性,許多緊固件企業(yè)強烈要求開發(fā)兼?zhèn)溥@兩種鋼的優(yōu)點的不銹鋼。具體地說,這意味著開發(fā)具有高耐熱性(高溫強度、高溫疲勞性能和熱疲勞性能)等同于或優(yōu)于SUS444和高成形性能與304相同的奧氏體型不銹鋼。
我國生產(chǎn)轎車排氣系統(tǒng)用不銹鋼,奧氏體型不銹鋼主要是304,309,321等,鐵素體型不銹鋼主要是409,429,432,436,439,441,444等。排氣系統(tǒng)應(yīng)用的奧氏體型不銹鋼,由于高額進口關(guān)稅,已完全在國內(nèi)采購,鐵素體型不銹鋼由于牌號少,性能不如國外產(chǎn)品穩(wěn)定等原因,當(dāng)前重點開發(fā)新產(chǎn)品形成系列,含鈮鐵素體不銹鋼是開發(fā)重點。409Ti在冷端應(yīng)用有嚴(yán)重的晶間腐蝕現(xiàn)象,加入少量鈮,改善鐵素體型不銹鋼耐蝕性、高溫強度、抗氧化、抗蠕變性能,鐵素體型不銹鋼Nb-Cu合金化、Nb-Mo合金化,耐蝕性、耐熱性好。國外采用11CrSiNbTi,12CrTiNbAl,18CrTiNb,13CrTi4Al,0Cr15Ni25Ti2MoAlVB(SUS660)等。