關于汽車的引擎、消音器等排氣系統中適用的不(bu)銹鋼，伴隨引擎性能提高，特別是對排氣的凈化，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，隨著各種環境標準的制定，對汽車排氣也有所限定，1973年、1975年、1976年此限定更加嚴格，1978年NO,也成為了限制對象。汽車排氣的凈化，有熱反應器方式和催化劑方式，因為當初的限制對象只是HC和CO,NO,并沒成為限制對象，所以使用熱反應器方式，從外部向引擎的排氣中供給經過處理的空氣，使之完全燃燒，變成無害的水、二氧化碳。那時在接近1000℃的高溫中長時間曝露，所以要求高溫下的反復氧化和一定程度的高溫強度。1970年美國的NASA公開招募的反應堆用鐵基合金開發項目的條件是：
1. 982℃、100h的蠕變斷(duan)裂強度高于(yu)34.3 MPa、伸長大(da)于(yu)10%;
2. 982℃ 的拉伸強(qiang)度大(da)于82.32 MPa、伸長(chang)大(da)于10%;
3. 對(dui)1093℃反復(fu)加(jia)熱冷卻(que)的氧化抵抗能(neng)力比Fe-Cr-A1合金優良；
4. 能夠充分(fen)經受(shou)鉛和硫(liu)的腐蝕。
在美國國內，日本的(de)(de)(de)各個汽(qi)車廠家對很(hen)多(duo)既存的(de)(de)(de)奧氏體(ti)系(xi)(xi)和鐵(tie)素體(ti)系(xi)(xi)不(bu)銹鋼、耐(nai)熱鋼和鎳合(he)(he)金進行試驗，選(xuan)擇適當的(de)(de)(de)材料(liao)，其(qi)中鐵(tie)素體(ti)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)Fe-Cr-Al 合(he)(he)金（18Cr-1A1、13Cr-3Al、15Cr-4Al等）具(ju)有優良的(de)(de)(de)耐(nai)氧(yang)化性(xing)(xing)，但局部(bu)會出現激(ji)烈的(de)(de)(de)氧(yang)化現象，這(zhe)是(shi)(shi)由(you)空(kong)氣中的(de)(de)(de)氮的(de)(de)(de)進人引起(qi)的(de)(de)(de)。較(jiao)好的(de)(de)(de)解決(jue)方(fang)法是(shi)(shi)添加稀土類元素、Y、Ti等;若(ruo)鋼中添加過多(duo)鈦，則(ze)耐(nai)氧(yang)化性(xing)(xing)明顯下降，所以18Cr-1Al鋼中的(de)(de)(de)鈦含量(liang)為0.2%最合(he)(he)適,，但是(shi)(shi)這(zhe)些(xie)Cr-Al鐵(tie)素體(ti)系(xi)(xi)不(bu)銹鋼因為加工性(xing)(xing)、焊接(jie)性(xing)(xing)和高溫(wen)強度的(de)(de)(de)劣(lie)化，還(huan)沒有得到正式(shi)運用。
鐵素體系中滿(man)足(zu)上(shang)述條(tiao)件(jian)的(de)鎳合金 Inconel 601,當初(chu)有一部分得(de)到(dao)了適用，但由于汽車制造(zao)廠家的(de)排氣凈化系統性能的(de)提高和(he)凈化裝置在設計(ji)方面的(de)改良，使用條(tiao)件(jian)得(de)到(dao)了緩和(he)，結果采用了具有綜合適用能力的(de)SUS310S不(bu)銹鋼。
在試驗各種不(bu)銹(xiu)鋼的(de)過程(cheng)當中，其(qi)中對(dui)1966年(nian)開發的(de)耐(nai)(nai)應力腐蝕斷裂不(bu)銹(xiu)鋼中硅(gui)含量高(gao)的(de)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼18Cr-12Ni-3.5Si-1.5Cu，日本(ben)國內的(de)汽車制(zhi)造廠家給予了一(yi)定(ding)評價，耐(nai)(nai)氧化性(xing)(xing)、焊接性(xing)(xing)、加(jia)工性(xing)(xing)、高(gao)溫強(qiang)度以及(ji)成(cheng)本(ben)等各個方面都很優良(liang)，被用作制(zhi)造溫控(kong)反應器。圖6.2 表示的(de)是(shi)在空氣中反復氧化試驗的(de)結果，其(qi)中含有3.5% Si的(de)奧(ao)氏體系不(bu)銹(xiu)鋼具(ju)有和SUS310S不(bu)銹(xiu)鋼同等的(de)性(xing)(xing)質。
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(xiu)鋼,這成為了熱反應器的主要制造材料。該鋼作為耐應力腐蝕斷裂性和耐氧化性優良的新的不銹鋼，1977年以SUSXM15J1的名稱被列入JIS之中。
關于上述高硅奧氏體系不銹鋼，主要在各個不銹鋼公司廣泛進行了提高耐氧化性的研究開發，1974~1977年公布了研究結果，其中關于Si、Cr含量的影響，硅含量的增加，在連續氧化方面，能夠抑制Fe2O3的生成、改善耐氧化性；但在反復氧化方面，如果單獨添加硅的話，不能抑制水銹的剝離。莊司等（1975年）和巖田等（1975年）進行了向引擎排氣中吹進經過處理的空氣，使其再燃燒的試驗，結果證實了為了獲得SUS310S以上的耐氧化性，Cr+Si的含量要超過22%~23%.此外，藤岡等（1974年）對造成19Cr-13Ni-3.5Si鋼氧化的添加鋁、稀土類元素、鈣的影響，進行了討論，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合添加的效果很大。而且，之后富士川等（197年）對造成該鋼高溫氧化的鋼中硫含量的影響進行了討論，結果證實了通過降低硫含量可以提高耐氧化性，在低于1200℃的試驗中得出和SUS310S不銹鋼相當的耐氧化性，此外，如果在硫含量低于0.001%的鋼中添加鈣的話，如圖6.3所示，耐氧化性會進一步提高。證實了在這種情況下，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，會產生硫化錳,所以表層MnS的存在是耐氧化性劣化的原因。
此(ci)外，對使用高硅(gui)鋼制作熱反(fan)應器容(rong)器時，可能產生的(de)焊(han)(han)接(jie)性(xing)、成(cheng)形性(xing)也進行了(le)研究，特別是(shi)如果所含硅(gui)多(duo)的(de)話，焊(han)(han)接(jie)時可能會出(chu)現高溫斷裂，但因為焊(han)(han)接(jie)金屬部位生成(cheng)了(le)少量的(de)δ鐵素(su)，所以焊(han)(han)接(jie)性(xing)好，而且(qie)冷(leng)加工(gong)成(cheng)形性(xing)比SUS310S不銹鋼優(you)良。
