排气管钢.doc

排气管各部件用钢
排气歧管由于温度较高 一般是采用铸铁件装在发动机的缸盖上(排气气门以后), 然后有一段减震用的金属软管 (里面也是密封的) 再后面就是一根比较大的直管(这根比较粗大的直管是中间的过度管 即连接排气歧管和第一个消音器之间的连接管 从这里开始 排气管就是普通钢管或铁管 但是比较粗大) 后面是消音器,消音器是个外闭内空的一个结构. 里面为一个进气 一个排气.. 进气管在消音器内部 有很多洞(看到里面会觉得像筛子一样的管子) 使从发动机排进消音器的气流速度降低. 使消音器内部形成一个储气室. 然后由另一只与消音器进气管相同的排气管排进第二消音器。
排气管图示：

表1.各部件环境温度、和对用钢要求：
部件名称
环境温度/℃
对钢要求
排气歧管
950-800
（要求铁素体不锈钢抗高温氧化以及高温强度性能，还要求不锈钢耐高温疲劳性）
前置管
800-600
较好的高温性能
金属软管（减震）
催化剂转换器
中心管
600-300
高温性能要求相对较低
消声器
300-100
尾喷管
一、使用性能
（1）高温性能 要求铁素体不锈钢抗高温氧化以及高温强度性能，还要求不锈钢耐高温疲劳性。
早期使用的409型铁素体不锈钢的高温强度和抗氧化性能由于不能满足越来越高的尾气排放温度，近年来又开发出了一系列高温性能优良的汽车排气管铁素体不锈钢。
宝钢开发的Ti+Nb双稳定409型铁素体不锈钢抗高温氧化性能试验结果如表2所示，从表中数据可见，双稳定409型铁素体不锈钢的抗氧化能力明显高于传统的Ti单稳定409型铁素体不锈钢。尽管双稳定409改进型铁素体不锈钢的高温性能得到明显提高，还是很难满足某些高级汽车的高温尾气排放要求，因此开发了430系列中铬铁素体不锈钢，如SUS430jil和430LX，并在此基础上添加Mo、Cu和Nb、Ti等元素，以进一步提高其高温性能，如SUS436L、SUS436JIL和SUS444等。
表2 409型铁素体不锈钢抗高温氧化性能试验结果 氧化膜质量 g/m2•4h）
温度/℃
类型
550
650
750
850
Ti单稳定
0.11
0.23
0.38
2.24
Ti+Nb双稳定
0.06
0.19
0.35
1.91
在1989年日本要求汽车制造厂商保证排气系统部件需使用3年或行驶6万公里以上，特别是目前汽车排气歧管所承受的最高温度可达950℃，以前使用的SUS430JIL由于耐热疲劳性较差，已经不适应汽车的这种发展要求了。为了延长汽车排气管的使用寿命，新日铁公司采取调整化学成分的方法，研制出YUS450钢。通过和传统钢SUS430JIL性能的比较可抵触结论，YUS450在高温下具有更高的刚性，同时热疲劳寿命比SUS430JIL长1.3倍。另外，YUS340的铬、铜和铌的含量都比SUS430JIL低，所以合金成本也低，为应对体育比赛用车越来越多地采用大功率的V-8发动机（尾气温度更高），采用一种铬含量更高，在高温下寿命更长的439型不锈钢。
为了兼顾材料良好的高温性能，加工性能和降低成本，以日本的不锈钢生产企业为代表，研制开发了铬含量13%-15%的排气歧管用铁素体不锈钢系列，如低碳高铌无钼的R429EX钢，使之具有高的加工性（接近409系列）和较好的高温强度（相当于430JIL）。JFE钢铁集团开发出一种在800-950℃高温下耐热性能优于JFE434LN2(SUS444)，并兼具在室温下成形性可达到JFE429EX同等水平的新的铁素体不锈钢JFE-MH1。还有川崎公司研发的RMH-1与R434LN2同等级的高耐热性和R429EX同等级的高加工性能。
（2）耐蚀性能 由于汽车轻量化和尾气排放的规定越来越严格，以及降低燃料费的要求越来越高，从20世纪70年代末不锈钢材料开始取代铸铁或镀铝板作为排气管主要材料。排气管在使用过程中，一方面在汽车排气管的低温端，汽车尾气的冷凝液含有大量腐蚀性成分，另一方面整个汽车排气管各个分段中只有排气歧管是唯一未完全暴露于汽车底盘下的部件。鉴于冬季人们常用实验融雪，这就使除了排气歧管外其余部分外表面均可能受到含氯介质的侵蚀。因此，提高排气管用不锈钢的耐腐蚀性是提高排气系统使用年限的主要途径之一。
不锈钢能够具有很好的耐蚀性，主要原因是不锈钢表面形成了一种厚度非常薄的无色，透明且非常光滑的一层富铬的氧化物钝化膜。为了在氧化性环境中太高铁素体不锈钢的耐蚀性，采用高铬铁素体不锈钢的成本，因此，人们研究发现加入少量的Mo、Cu、Ti和Nb等合金元素能够很大程度地提高铁素体不锈钢的耐蚀性能，降低铁素体不锈钢的铬含量，从而控制铁素体不锈钢成本。实践证明，在铁素体不锈钢中加入Mo可以提高抗点蚀性能，能够显著提高铁素体不锈钢的抗Cl离子的腐蚀性能，。当加入Cu是能够提高抗点蚀性能，但对Cl离子的腐蚀性能影响不大。Ti和Nb作为不锈钢中强烈形成碳、氮化物的稳定化元素加入不锈钢中，主要用于防止钢中铬与碳结合形成铬碳化合物而引起的铬浓度降低导致的耐蚀性下降，特别是引起的晶间腐蚀。
排气管7个主要组成部分除排气歧管外，包括前置管、挠性管、催化剂转化器、中心管、消声器和尾喷管的外表面均要求具有耐盐腐蚀性能，特别是消声器和尾喷管处于排气管的低温端，内表面很容易遭受排气冷凝液的侵蚀，因此还要求具有很好的抗排气冷凝液寝室的性能。日本开发的一些常用汽车排气管用铁素体不锈钢包括：SUS409L、SUH409L、SUS430JIL、SUS436以及SUS436JIL等，都具有良好的耐腐蚀性能。
宝钢研制开发的含Ti、Mo超低碳、氮的Cr17Mo汽车尾气系统低温端用铁素体不锈钢具有良好的耐蚀性能，对此钢种进行三个方面的耐腐蚀试验，分别采用ASTMA763标准进行耐晶间腐蚀试验，按照GB/T10125-1997标准进行耐盐雾腐蚀试验，采用JFE浓缩液模拟汽车尾气冷凝液进行浓缩液腐蚀试验，浓缩液成分如表3所示。这些腐蚀试验表明，宝钢Cr17Mo不锈钢具有国外同类产品的耐腐蚀性能。
表3 试验用冷能也成分×10-4 （%）
CL-
SO32-
SO42-
CO32-
NO3-
NO2-
CH4COO-
HCHO-
HCOO-
NH4+
活性炭
50
250
1250
2000
100
20
400
250
100
1934
50g/L

表4. 排气管各部件用钢
部件
性能要求
材料现状
排气歧管
高温强度、耐热疲劳性，抗氧化性，加工成形性
SUH409L(11Cr-Ti-1c)，或SUS444（19Cr-2Mo）SUS430JIL（18Cr-0.5Cu-Nb-LC、N）,或SUS429(15Cr)，，SUS304，441，409M SUSXM15JL(18Cr-13Ni-4Si),
前管
高温强度，耐热疲劳性，抗氧化性，加工成形性
铁素体SUH409L,SUS430JIL，SUS429，SUS444，SUS436L（17Cr-1Mo-LC、N）SUS304，SUSXM15J1，409M
挠性管(吸收排气系统的震动，防止过分的热变形)
SUS304，SUSXM15JL(含Si，增加Ni)（最近开始用SUS316L(18Cr-12Ni-2.5No-1C)价格比susxm15j1便宜，抗晶间腐蚀性比SUS304更高）
催化转换器
壳体
高温强度，加工成形性，高温耐盐腐蚀性。
大部分SUS430，SUS430J1L或SUS429系，SUS409L，
催化净化器
抗氧化性，抗热冲击性
SUH21，20Cr-5AL，陶瓷
中心管
耐盐腐蚀性
SUH409L，SUS410（13Cr），SUS430JIL
消音器
内表面耐冷凝液腐蚀性，外表面耐盐腐蚀性
SUS436L,SUH409L,SUH436JIL, 409M，SUS439，441。SUS432系正在增加
尾管
SUH409L， SUS430J1L等超纯铁素体，SUH409L-AL，SUS436，SUS436JIL，有的用SUS304(外表)
说明：
1、主体用铁素体不锈钢制成，铁素体不锈钢热膨胀系数小，热导率高，在反复加热和冷却的条件下耐高温氧化性能好，而且具有良好的抗点腐蚀性；与奥氏体不锈钢相比，铁素体不锈钢具有良好的耐氯化物、应力腐蚀和晶间腐蚀性能；Nb、Ti稳定化处理的铁素体不锈钢具有优良的抗蠕变性能；铁素体不锈钢在冷成形时回弹性小
2、汽车排气波纹管又称汽车排气管软管，它安装于发动机排气岐管和消声器之间的排气管中，使整个排气系统呈挠性联接，从而起到减振降噪、方便安装和延长排气消声系统寿命的作用。它主要用于轻型车、微型车和客车，其结构是双层波纹管外覆钢丝网套，两端直边段外套卡环的结构，为使消声效果更佳，波纹管内部可配伸缩节或网套。 材质：主要材质是不锈钢SUS304，卡套和接管材质可为不锈钢或镀铝钢。
3、三元催化器，是指将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气的催化。主要是用三元催化器， 三元催化器的载体部件是一块多孔陶瓷材料，安装在特制的排气管当中。称它是载体，是因为它本身并不参加催化反应，而是在上面覆盖着一层铂、铑、钯等贵重金属。是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。