在最近10年間，汽車排氣管取得了迅速發(fā)展。首先，隨著車輛本身重量的持續(xù)降低，排氣系統(tǒng)也變輕。第二，汽車生產(chǎn)商在提高汽車質(zhì)保期的同時，提高了排氣系統(tǒng)中不銹鋼的使用比例，并促使新鋼種的發(fā)展。排氣系統(tǒng)中所有的零部件必須滿足10年的質(zhì)保期，這幾乎是汽車本身的使用壽命。因此，材料必須越來越抗腐蝕、抗氧化、抗蠕變和抗熱疲勞。最后，環(huán)保的壓力要求大力減少廢氣和顆粒物的排放，這使得尾氣溫度最高達(dá)到1050℃，而不是當(dāng)前的900～950℃。這就需要對排氣歧管進(jìn)行新的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以減少排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中過高溫度點(diǎn)的存在并避免過高溫度點(diǎn)出現(xiàn)在力學(xué)性能弱化位置如焊縫區(qū)或大變形區(qū)域，這將導(dǎo)致高溫下既具有抗氧化性又具有較好力學(xué)性能的新鋼種的開發(fā)和使用。

在不同的不銹鋼鋼種中，鐵素體不銹鋼因?yàn)榈土膬r格、比奧氏體不銹鋼和耐熱鋼更好的穩(wěn)定性以及更好的抗循環(huán)氧化能力，在排氣系統(tǒng)耐熱零件的應(yīng)用中占比逐漸增加。鐵素體不銹鋼快速迅猛的發(fā)展一直是以Ti和Nb穩(wěn)定化為基礎(chǔ)的。鋼中添加Nb有利于改善鋼的抗蝕性能、深沖性能和高溫蠕變抗力。對幾種W(Cr)14%不銹鋼的蠕變行為與Ti和Nb穩(wěn)定化元素之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。

采用真空感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉，鑄錠被熱鍛成厚30mm、寬120mm的扁鋼。在1200℃加熱后，扁鋼經(jīng)過5道次熱軋成3mm厚的鋼帶，終軋溫度約為900℃，然后淬火。鋼帶隨后以50%的壓下率進(jìn)行冷軋，最后在1050℃下進(jìn)行3min的退火處理。為了研究各爐鋼的沉淀析出過程，在不同溫度下進(jìn)行了時效處理。研究結(jié)果如下：

Nb穩(wěn)定化可以誘導(dǎo)金屬間化合物相在650～950℃沉淀析出。與不含Nb的Ti穩(wěn)定鋼相比，含Nb鋼中的這些沉淀相能強(qiáng)烈地降低鋼的蠕變速率。

當(dāng)同時加入Ti和Nb時，可以觀察到六方結(jié)構(gòu)的Laves相和Fe2Nb。

當(dāng)Nb作為唯一的穩(wěn)定元素時，一種新的立方結(jié)構(gòu)的金屬間化合物相和Fe2Nb一起沉淀析出，仔細(xì)分析確定此沉淀相為Fe2Nb3。

對于確定的自由鈮含量（即不成形Nb（C，N)的鈮量），F(xiàn)e2Nb3比Fe2Nb具有更好的高溫穩(wěn)定性。

在Nb穩(wěn)定的鋼中，由于Fe2Nb3的沉淀析出，或許可以在固溶鈮含量低的情況下獲得950℃下的良好蠕變抗力。為了得到高溫蠕變抗力和室溫成形能力的良好配合，減少自由鈮含量是非常重要的可能途徑。（余冶）