根據1978年對排氣的規定，因為NO.也被加以限制，所以代替熱反應器，采用了催化轉爐這種排氣凈化裝置。催化轉爐是把排氣中的HC、一氧化碳以及二氧化氮都凈化的裝置；在對二氧化氮限制之前，使用的是只為了除去HC、一氧化碳的氧化催化轉爐，因為散熱器中部的溫度高達700~800℃,所以催化容器主要使用的是304不銹鋼;但之后成為了二氧化氮也可以凈化的三元催化，容器（轉爐殼）材料主要使用的是13Cr系鐵素體不銹鋼，所以其成形性、焊接性有所提高，開發了把SUS410S或 SUH409的碳含量降低的SUS410L 和SUH409L,這些被用于制造排氣系統的催化容器。


  作(zuo)為(wei)催化(hua)(hua)(hua)轉爐的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)載(zai)流(liu)子，專門使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)是陶瓷制(zhi)Monolith,但隨著引擎性(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)(de)提高(gao)(gao)，要求使(shi)用(yong)(yong)排氣(qi)抵(di)抗(kang)小、抵(di)抗(kang)熱(re)沖擊(ji)性(xing)(xing)(xing)能強的(de)(de)(de)Monolith,所(suo)以耐氧化(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)好的(de)(de)(de)Fe-Cr-Al成為(wei)了(le)候補材(cai)(cai)料(liao)。金屬制(zhi)Monolith,起初是在原西德用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)(yu)高(gao)(gao)性(xing)(xing)(xing)能汽(qi)車(che)(che)前(qian)觸媒轉換器之中(zhong)(zhong)，材(cai)(cai)料(liao)使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)是20Cr-5A1鋼。在日(ri)本國內，Fe-Cr-Al作(zuo)為(wei)電(dian)熱(re)合(he)金，很久(jiu)以來被(bei)用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)(yu)制(zhi)造線(xian)材(cai)(cai)，如(ru)前(qian)所(suo)述，在日(ri)本開始(shi)對(dui)(dui)汽(qi)車(che)(che)排氣(qi)行(xing)限制(zhi)時，Fe-Cr-Al也(ye)(ye)(ye)受(shou)到(dao)(dao)了(le)一定的(de)(de)(de)注目。但因(yin)為(wei)歐洲(zhou)采用(yong)(yong)的(de)(de)(de)是20Cr-5A1鋼，所(suo)以在日(ri)本也(ye)(ye)(ye)對(dui)(dui)該鋼在低(di)于(yu)(yu)(yu)(yu)1200℃的(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫下的(de)(de)(de)反(fan)復氧化(hua)(hua)(hua)抵(di)抗(kang)性(xing)(xing)(xing)能進(jin)行(xing)了(le)試驗，結果得(de)出性(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)(de)確有所(suo)提高(gao)(gao)。因(yin)此開發研制(zhi)了(le)耐氧化(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)能較好的(de)(de)(de)20Cr-5A1鋼的(de)(de)(de)50μm厚的(de)(de)(de)箔(bo)材(cai)(cai)，制(zhi)作(zuo)了(le)使(shi)用(yong)(yong)其(qi)的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)載(zai)流(liu)子。在日(ri)本1988年初次作(zuo)為(wei)主(zhu)催化(hua)(hua)(hua)轉爐，用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)(yu)日(ri)產(chan)汽(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)三元催化(hua)(hua)(hua)，之后在其(qi)他小汽(qi)車(che)(che)中(zhong)(zhong)也(ye)(ye)(ye)得(de)到(dao)(dao)了(le)廣(guang)泛應用(yong)(yong)。此外，因(yin)為(wei)陶瓷制(zhi)Monolith振動性(xing)(xing)(xing)能好，在對(dui)(dui)摩托車(che)(che)的(de)(de)(de)排氣(qi)進(jin)行(xing)嚴格限制(zhi)的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)國臺灣(wan)也(ye)(ye)(ye)大量采用(yong)(yong)了(le)20Cr-5Al鋼制(zhi)的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)載(zai)流(liu)子；其(qi)后隨著日(ri)本國內對(dui)(dui)摩托車(che)(che)的(de)(de)(de)排氣(qi)也(ye)(ye)(ye)進(jin)行(xing)了(le)嚴格限制(zhi)，同樣也(ye)(ye)(ye)采用(yong)(yong)了(le)20Cr-5Al鋼制(zhi)的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)載(zai)流(liu)子。


  所(suo)采用的20Cr-5A1鋼，因為催化載(zai)流子使(shi)用的是50μm厚的箔(bo)(bo)材(cai)，體積對表面積的比率很大，因此鋁(lv)的消耗速(su)度(du)快，導致使(shi)用過程中(zhong)鋁(lv)枯竭、氧化抵抗能(neng)力(li)急劇惡化；因為在鋼中(zhong)添加(jia)能(neng)夠(gou)提高高溫氧化抵抗能(neng)力(li)的微(wei)量(liang)(liang)稀土類元(yuan)(yuan)素，效(xiao)果(guo)非(fei)常(chang)明顯，所(suo)以在進行材(cai)料的開(kai)發(fa)時，對在箔(bo)(bo)材(cai)中(zhong)添加(jia)微(wei)量(liang)(liang)稀土類元(yuan)(yuan)素的效(xiao)果(guo)展開(kai)了再次討(tao)論。


  首(shou)先，大村等（1990年）認為(wei)：由(you)于稀土(tu)(tu)(tu)類(lei)(lei)元(yuan)素（作為(wei)稀土(tu)(tu)(tu)金屬合(he)金添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)）的(de)(de)(de)作用，20Cr-5Al鋼(gang)(gang)表(biao)面生成的(de)(de)(de)Al2O3保(bao)護(hu)膜(mo)(mo)會(hui)變得細致，針(zhen)對(dui)剝(bo)(bo)離的(de)(de)(de)阻(zu)力(li)也會(hui)增大；但是(shi)，如果添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)過多阻(zu)力(li)反而(er)會(hui)再次降低，所以(yi)如圖6.4所示，稀土(tu)(tu)(tu)類(lei)(lei)元(yuan)素添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)量在0.07%～0.09%是(shi)最合(he)適。不(bu)過一(yi)般認為(wei)：稀土(tu)(tu)(tu)類(lei)(lei)元(yuan)素的(de)(de)(de)過量之(zhi)所以(yi)會(hui)引起劣化(hua)(hua)，是(shi)由(you)于這(zhe)些元(yuan)素在Al2O3保(bao)護(hu)膜(mo)(mo)當中(zhong)形成了(le)(le)龐大的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)物(wu)。另外(wai)，石井等（1992年）通過連(lian)續實驗(yan)研究了(le)(le)稀土(tu)(tu)(tu)類(lei)(lei)元(yuan)素中(zhong)的(de)(de)(de)鑭(lan)（0.04%~0.09%)以(yi)及鈰（0.04%~0.06%)各自不(bu)同的(de)(de)(de)影響(xiang)，結(jie)果表(biao)明：鈰沒有什么效(xiao)(xiao)果，鑭(lan)能夠抑(yi)制(zhi)Al2O3保(bao)護(hu)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)形成，延(yan)緩(huan)剝(bo)(bo)離的(de)(de)(de)發(fa)生。圖6.5表(biao)明了(le)(le)Ce、La以(yi)及釹(nv)的(de)(de)(de)添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)對(dui)于Fe-20Cr-5A1鋼(gang)(gang)當中(zhong)50 μm箔(bo)的(de)(de)(de)抗(kang)氧化(hua)(hua)性(xing)能的(de)(de)(de)影響(xiang)，從中(zhong)可以(yi)看(kan)(kan)出：鑭(lan)的(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)果特別明顯。根據(ju)這(zhe)一(yi)結(jie)果，添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)0.07%~0.09%稀土(tu)(tu)(tu)金屬合(he)金或者鑭(lan)開發(fa)出了(le)(le)新型20Cr-5Al鋼(gang)(gang)，作為(wei)汽車(che)的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)載流子用不(bu)銹(xiu)箔(bo)材料。這(zhe)類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)在制(zhi)造階(jie)段存在著(zhu)韌性(xing)問(wen)題(ti)，為(wei)了(le)(le)改善這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)，需要盡量減少C、N,同時要添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)0.1%以(yi)下的(de)(de)(de)鈦(tai)，此外(wai)還要注意合(he)適的(de)(de)(de)熱軋條件。另外(wai)從圖中(zhong)還可以(yi)看(kan)(kan)出，添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)微量的(de)(de)(de)鈦(tai)具有抑(yi)制(zhi)AIN夾雜物(wu)的(de)(de)(de)作用。


圖 5.jpg


 平松等(deng)(deng)人（1995年）研究(jiu)了鈦（0.1%)和Ti+La(各0.1%)的(de)(de)添(tian)加對(dui)20Cr-5A1鋼在1373K以(yi)及1423K的(de)(de)氧(yang)化產(chan)生(sheng)的(de)(de)影(ying)(ying)響，結果(guo)(guo)驗(yan)證了Ti、La的(de)(de)復合添(tian)加對(dui)于剝(bo)離(li)具(ju)有(you)顯著的(de)(de)效果(guo)(guo)，并(bing)且石井(jing)等(deng)(deng)（1996年）［37]還通(tong)過重復氧(yang)化實驗(yan)來檢(jian)測(ce)各種稀(xi)土(tu)類(lei)元(yuan)素（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Y)、La和活性(xing)化元(yuan)素（Ti、Zr、Hf)的(de)(de)復合添(tian)加產(chan)生(sheng)的(de)(de)影(ying)(ying)響，結果(guo)(guo)表明：鑭和鋯或者與(yu)鉿的(de)(de)復合添(tian)加對(dui)于氧(yang)化膜的(de)(de)耐剝(bo)離(li)性(xing)具(ju)有(you)非(fei)常顯著的(de)(de)影(ying)(ying)響。推測(ce)一下添(tian)加元(yuan)素的(de)(de)效果(guo)(guo)原理，可能是由(you)于稀(xi)土(tu)類(lei)元(yuan)素或活性(xing)化元(yuan)素加大(da)了Al2O3的(de)(de)保護膜和金屬區域(yu)界限的(de)(de)濃(nong)度，從(cong)而(er)抑制了氧(yang)氣的(de)(de)晶界擴散，降低(di)了氧(yang)化的(de)(de)速度。