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(de)蠕變斷裂強度高(gao)于34.3 MPa、伸長大于10%;
2. 982℃ 的拉伸強度大(da)于82.32 MPa、伸長大(da)于10%;
3. 對1093℃反(fan)復加熱(re)冷卻(que)的氧化抵抗能(neng)力比Fe-Cr-A1合金(jin)優(you)良；
4. 能(neng)夠充分經受(shou)鉛和(he)硫的腐蝕。
在(zai)美國國內(nei)，日(ri)本的(de)(de)各個(ge)汽車廠家(jia)對很多既(ji)存的(de)(de)奧氏體(ti)系(xi)(xi)和(he)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)系(xi)(xi)不銹鋼(gang)、耐熱鋼(gang)和(he)鎳合(he)(he)金(jin)進(jin)行(xing)試驗，選(xuan)擇(ze)適當(dang)的(de)(de)材料(liao)，其中(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)系(xi)(xi)的(de)(de)Fe-Cr-Al 合(he)(he)金(jin)（18Cr-1A1、13Cr-3Al、15Cr-4Al等）具有優(you)良的(de)(de)耐氧(yang)(yang)化性(xing)，但局部會出現(xian)激烈的(de)(de)氧(yang)(yang)化現(xian)象，這(zhe)是(shi)由空氣中(zhong)的(de)(de)氮的(de)(de)進(jin)人引起的(de)(de)。較好的(de)(de)解決方法是(shi)添(tian)加(jia)(jia)稀土類元素(su)、Y、Ti等;若鋼(gang)中(zhong)添(tian)加(jia)(jia)過(guo)多鈦(tai)，則耐氧(yang)(yang)化性(xing)明顯下降(jiang)，所以(yi)18Cr-1Al鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)鈦(tai)含量為0.2%最合(he)(he)適,，但是(shi)這(zhe)些Cr-Al鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)系(xi)(xi)不銹鋼(gang)因為加(jia)(jia)工性(xing)、焊接性(xing)和(he)高(gao)溫強度的(de)(de)劣化，還沒有得到正式運(yun)用。
鐵素體(ti)系中滿足上述條(tiao)件(jian)的(de)鎳合金 Inconel 601,當(dang)初有一(yi)部分(fen)得(de)(de)到(dao)了(le)適(shi)用(yong)，但由(you)于汽(qi)車制造(zao)廠家(jia)的(de)排氣凈化系統性能的(de)提(ti)高和凈化裝(zhuang)置在設計方面的(de)改良(liang)，使用(yong)條(tiao)件(jian)得(de)(de)到(dao)了(le)緩和，結果采用(yong)了(le)具有綜合適(shi)用(yong)能力的(de)SUS310S不銹(xiu)鋼。
在(zai)(zai)試驗各(ge)種不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)過程當中(zhong)(zhong)，其(qi)中(zhong)(zhong)對(dui)1966年開發的(de)耐(nai)應力腐(fu)蝕斷裂不(bu)(bu)銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)硅含(han)量高的(de)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)18Cr-12Ni-3.5Si-1.5Cu，日本國(guo)內的(de)汽(qi)車(che)制(zhi)(zhi)造廠家給予了(le)一定評價，耐(nai)氧(yang)化(hua)性(xing)(xing)(xing)、焊(han)接性(xing)(xing)(xing)、加工性(xing)(xing)(xing)、高溫強(qiang)度以及成本等各(ge)個(ge)方(fang)面(mian)都很(hen)優良(liang)，被(bei)用作制(zhi)(zhi)造溫控反應器。圖6.2 表示的(de)是(shi)在(zai)(zai)空(kong)氣中(zhong)(zhong)反復氧(yang)化(hua)試驗的(de)結果，其(qi)中(zhong)(zhong)含(han)有3.5% Si的(de)奧氏(shi)體(ti)系不(bu)(bu)銹鋼(gang)具有和SUS310S不(bu)(bu)銹鋼(gang)同等的(de)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)。
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(bu)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。
此外(wai)，對使(shi)用高(gao)硅鋼制作(zuo)熱(re)反應器(qi)(qi)容器(qi)(qi)時，可能產(chan)生的焊(han)接(jie)性(xing)(xing)、成(cheng)形(xing)性(xing)(xing)也進(jin)行(xing)了研究，特別是如果所(suo)含硅多的話，焊(han)接(jie)時可能會出(chu)現高(gao)溫斷(duan)裂，但因為焊(han)接(jie)金屬部位生成(cheng)了少量的δ鐵素，所(suo)以(yi)焊(han)接(jie)性(xing)(xing)好(hao)，而(er)且冷加工成(cheng)形(xing)性(xing)(xing)比SUS310S不銹鋼優良。
