關(guān)于汽車的引擎、消音器等排氣系統(tǒng)中適用的不銹鋼，伴隨引擎性能提高，特別是對(duì)排氣的凈化，排氣溫度有所提高，所以高溫氣體耐用的金屬材料采用的是代替鋁鍍金的不銹鋼。在日本，1968年制定了大氣污染防止法，隨著各種環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的制定，對(duì)汽車排氣也有所限定，1973年、1975年、1976年此限定更加嚴(yán)格，1978年NO,也成為了限制對(duì)象。汽車排氣的凈化，有熱反應(yīng)器方式和催化劑方式，因?yàn)楫?dāng)初的限制對(duì)象只是HC和CO,NO,并沒(méi)成為限制對(duì)象，所以使用熱反應(yīng)器方式，從外部向引擎的排氣中供給經(jīng)過(guò)處理的空氣，使之完全燃燒，變成無(wú)害的水、二氧化碳。那時(shí)在接近1000℃的高溫中長(zhǎng)時(shí)間曝露，所以要求高溫下的反復(fù)氧化和一定程度的高溫強(qiáng)度。1970年美國(guó)的NASA公開招募的反應(yīng)堆用鐵基合金開發(fā)項(xiàng)目的條件是：
1. 982℃、100h的蠕變斷裂強(qiáng)度高于34.3 MPa、伸長(zhǎng)大于10%;
2. 982℃ 的拉伸強(qiáng)度大于82.32 MPa、伸長(zhǎng)大于10%;
3. 對(duì)1093℃反復(fù)加熱冷卻的氧化抵抗能力比Fe-Cr-A1合金優(yōu)良；
4. 能夠充分經(jīng)受鉛和硫的腐蝕。
在美國(guó)國(guó)內(nèi)，日本的各個(gè)汽車廠家對(duì)很多既存的奧氏體系和鐵素體系不銹鋼、耐熱鋼和鎳合金進(jìn)行試驗(yàn)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧希渲需F素體系的Fe-Cr-Al 合金（18Cr-1A1、13Cr-3Al、15Cr-4Al等）具有優(yōu)良的耐氧化性，但局部會(huì)出現(xiàn)激烈的氧化現(xiàn)象，這是由空氣中的氮的進(jìn)人引起的。較好的解決方法是添加稀土類元素、Y、Ti等;若鋼中添加過(guò)多鈦，則耐氧化性明顯下降，所以18Cr-1Al鋼中的鈦含量為0.2%最合適,，但是這些Cr-Al鐵素體系不銹鋼因?yàn)榧庸ば浴⒑附有院透邷貜?qiáng)度的劣化，還沒(méi)有得到正式運(yùn)用。
鐵素體系中滿足上述條件的鎳合金 Inconel 601,當(dāng)初有一部分得到了適用，但由于汽車制造廠家的排氣凈化系統(tǒng)性能的提高和凈化裝置在設(shè)計(jì)方面的改良，使用條件得到了緩和，結(jié)果采用了具有綜合適用能力的SUS310S不銹鋼。
在試驗(yàn)各種不銹鋼的過(guò)程當(dāng)中，其中對(duì)1966年開發(fā)的耐應(yīng)力腐蝕斷裂不銹鋼中硅含量高的奧氏體不銹鋼18Cr-12Ni-3.5Si-1.5Cu，日本國(guó)內(nèi)的汽車制造廠家給予了一定評(píng)價(jià)，耐氧化性、焊接性、加工性、高溫強(qiáng)度以及成本等各個(gè)方面都很優(yōu)良，被用作制造溫控反應(yīng)器。圖6.2 表示的是在空氣中反復(fù)氧化試驗(yàn)的結(jié)果，其中含有3.5% Si的奧氏體系不銹鋼具有和SUS310S不銹鋼同等的性質(zhì)。
該高硅含量的奧氏體系不銹鋼，由于添加了Ca、Al等微量元素，耐氧化性有所提高，所以汽車制造商各公司也不再采用310S不銹鋼,這成為了熱反應(yīng)器的主要制造材料。該鋼作為耐應(yīng)力腐蝕斷裂性和耐氧化性優(yōu)良的新的不銹鋼，1977年以SUSXM15J1的名稱被列入JIS之中。
關(guān)于上述高硅奧氏體系不銹鋼，主要在各個(gè)不銹鋼公司廣泛進(jìn)行了提高耐氧化性的研究開發(fā)，1974~1977年公布了研究結(jié)果，其中關(guān)于Si、Cr含量的影響，硅含量的增加，在連續(xù)氧化方面，能夠抑制Fe2O3的生成、改善耐氧化性；但在反復(fù)氧化方面，如果單獨(dú)添加硅的話，不能抑制水銹的剝離。莊司等（1975年）和巖田等（1975年）進(jìn)行了向引擎排氣中吹進(jìn)經(jīng)過(guò)處理的空氣，使其再燃燒的試驗(yàn)，結(jié)果證實(shí)了為了獲得SUS310S以上的耐氧化性，Cr+Si的含量要超過(guò)22%~23%.此外，藤岡等（1974年）對(duì)造成19Cr-13Ni-3.5Si鋼氧化的添加鋁、稀土類元素、鈣的影響，進(jìn)行了討論，證明了這些元素的添加可以提高氧化抵抗能力，特別是稀土類元素和鈣的復(fù)合添加的效果很大。而且，之后富士川等（197年）對(duì)造成該鋼高溫氧化的鋼中硫含量的影響進(jìn)行了討論，結(jié)果證實(shí)了通過(guò)降低硫含量可以提高耐氧化性，在低于1200℃的試驗(yàn)中得出和SUS310S不銹鋼相當(dāng)?shù)哪脱趸裕送猓绻诹蚝康陀?.001%的鋼中添加鈣的話，如圖6.3所示，耐氧化性會(huì)進(jìn)一步提高。證實(shí)了在這種情況下，鋼中含有Ca-Al-Mg-S組成的金屬間化合物，但如果硫含量增多的話，會(huì)產(chǎn)生硫化錳,所以表層MnS的存在是耐氧化性劣化的原因。
此外，對(duì)使用高硅鋼制作熱反應(yīng)器容器時(shí)，可能產(chǎn)生的焊接性、成形性也進(jìn)行了研究，特別是如果所含硅多的話，焊接時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)高溫?cái)嗔眩驗(yàn)楹附咏饘俨课簧闪松倭康摩蔫F素，所以焊接性好，而且冷加工成形性比SUS310S不銹鋼優(yōu)良。
