汽车排气系统用不锈钢焊管.docx

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1、汽车排气系统用不锈钢焊管一、不锈钢焊管在汽车工业中的应用汽车用焊接钢管是精密焊管中最主要的品种之一。汽车用焊接钢管主要品种有汽车传动轴用管、汽车消音器用管、汽车冷凝器用管、汽车排气用管以及汽车操纵轴用管、汽车推力管、汽车减震器储油管等。汽车半轴套管用无缝钢管（GB3088-82）是制造汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管所用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝钢管。不锈钢焊管在汽车工业中应用最多的是排气系统，占汽车不锈钢总用量的1/2 以上，80%为铁素体不锈钢。汽车发动机产生的废气通过废气进气管、前管、软管、转换器、中心管最后从消声器中流出。一般选用409L、439M、436L的材质来生产排气管，其

2、特点是抗高温下的腐蚀性能好和高温条件下的强度良好，而且清洁、环保，是目前汽车行业中使用最多的排气管材料，已得到行业内公认。据测算，汽车用到的不锈钢管占到整个下游用户对不锈钢管用量的大约1.5%，而不锈钢无缝管和焊管的使用比例大约为2：1。每辆汽车使用不锈钢焊管在2430kg之间，主要应用于三无净化器和排气管等。 随着我国经济的高速发展和人在生活水平的提高，汽车已成为人民日常的代步工具，而不是一种奢侈品，随着汽车产量的提高，不锈钢焊管在汽车行业将得到更广泛应用。据南通汽车网统计，我国2008年汽车产量960万辆，消耗不锈钢焊管量在50000t左右；2009年，我国的汽车产量为1350万辆，如果全

3、部选用不锈钢焊管作为排气管的原材料，年消耗不锈钢焊管30万t以上。由于不锈钢焊管具有许多优良的品质，再加上工艺的进步，不锈钢焊管材料将在汽车行业中占有更重要的位置。 二、汽车工业概况和汽车用不锈钢焊管发展趋势分析1、国内汽车工业概况中国主要汽车生产基地分布图重庆：跃升全国第一大整车生产基地，自主阵容强大2014年，重庆汽车达成260万台年产目标，汽车产量全国占比超过11%，超越上海、吉林和湖北等国内其他汽车产业基地，跃升为全国第一大整车生产基地，自主品牌贡献尤为抢眼。目前在全国来看，中西部市场特别是西南地区成为重要增长极，重庆打造的千亿级两江新区国际汽车城也正在吸引国内外汽车品牌争相落户。目前

4、，两江国际汽车城已具备乘用车、商用车、改装车等完整产品生产线和发动机、变速箱等关键零部件配套能力。汽车城内已引进长安汽车、长安福特、上汽通用五菱、上汽依维柯、力帆等国内知名的整车企业，还引进了蒂森克虏伯汽车钢板，韩泰轮胎，霍尼韦尔、尼玛克、诺贝尔福基、达顶等汽车零部件企业。不过，在重庆汽车产业快速发展的过程中，这里的自主品牌发展更抢眼，阵容强大。重庆的自主品牌汽车产量占全市汽车产量比重61%以上，其中的重要贡献者就是目前在车市一路高歌的长安。仅去年 1-11月，长安集团在渝企业完成产量168万辆， “长安”品牌汽车销量高达128万辆，居自主品牌榜首，高于行业25个百分点。目前，除了长安及其旗下

5、的长安跨越，重庆还有力帆、小康、北汽银翔、华晨鑫源等自主品牌汽车生产基地，以及迪马、金冠等改装车生产企业，产能之和超过了200万辆。伴随汽车产业快速发展，重庆也正在不断谋求新的产业发展的升级与新的出路。自主的出路在自主研发，重庆正在为自主品牌自主研发创造肥沃的土壤。2014年10月，“重庆自主品牌汽车协同创新中心”被正式认定为“2011协同创新中心”，这是重庆市首个被教育部和财政部认定的“2011协同创新中心”。打造汽车全产业链：通过重点建设两江新区、渝西以及九龙坡、沙坪坝这4个汽车生产、配套基地，预计到2015年底，重庆全市汽车整车产销将达到350万辆，年均增长27%，全国市场占有率达到14

6、%。获批西部第一个整车口岸，为两江新区的汽车产业发展带来新的机遇。作为内陆第一个国家级开发新区，两江新区拥有保税港区、果园港及江北国际机场，借助整车口岸和“渝新欧”大通道，将加快新区的汽车产业发展，进而推动重庆汽车产业进一步崛起。不过，也有人为重庆汽车产业发展提出了建议。例如，整车方面，重庆应该积极引入合资主流品牌企业来重庆落户，积极推动本地自主品牌企业加速产品结构的调整和升级。自主品牌企业如果不能够加速转型升级，提升体系竞争能力，未来不排除有生存和被兼并的风险。零部件方面，主要依托本地整车产品的提档升级，不断提升本地零部件配套企业的综合能力，助力零部件产品的技术含量和品质水准的提升，同时，未

7、来可探讨依托重庆IT产业的基础，引入汽车电子等高附加值汽车零部件企业来渝。柳州：“汽车力量”在崛起虽然处于三线城市的位置，但是柳州这座城在中国汽车工业发展中却有着举足轻重的地位。2014年，柳州汽车产销量均超200万辆汽车，同比增长约15.1%和14.2%，分别高出全国汽车产销增速约7.2和7.6个百分点。产量占全国汽车总产量的比重达到8.8%，城市汽车产量居全国第五位。工业是柳州这座城市的符号，汽车则是柳州的工业符号，柳州经济汽车力量正在崛起。早在1968年全国兴起一股汽车制造热潮时，柳州的汽车产业就开始蹒跚起步，此后几十年，柳州一直在发展汽车。先后引进中国一汽集团、二汽集团、上汽集团及通用

8、、雷诺、日产汽车等行业巨头，进行资产重组，成立东风柳州汽车有限公司、柳州五菱汽车有限公司、一汽柳州特种汽车厂、上汽通用五菱汽车股份公司。2010年，柳州汽车产量达到150多万辆，汽车工业产值首次突破千亿元，列入首批汽车产业国家新型工业化示范基地。规划面积为203平方公里的柳州汽车城于2011年2月16日正式开工建设以来，已有上汽通用五菱、东风柳汽、一汽柳特、山东玲珑集团、玉柴集团、上海华域汽车等一大批重点企业纷纷入驻并建立生产基地。2014年，柳州汽车产销量均超200万辆汽车，同比增长约15.1%和14.2%，分别高出全国汽车产销增速约7.2和7.6个百分点。产量占全国汽车总产量的比重达到8.

9、8%，城市汽车产量居全国第五位。2015年1至4月，全市规模以上汽车工业产值668亿元，同比增长12%，拉动全市工业增长5.4个百分点。全市汽车生产和销售分别为82.8万辆和80.3万辆，同比分别增长13%和11.1%，高于全国增速8.9和8.3个百分点。广西省今年计划新开工的汽车工业项目多达7项，有6项在柳州，其中，上汽通用五菱宝骏二期整车产能建设项目，将增加生产能力32.25万辆/年；上汽通用五菱柳州发动机五期工程建设项目，将年新增发动机36万台；东风柳汽柳东乘用车基地二期建设项目，年新增20万辆乘用车；东风柳汽迁建10万辆商用车项目，将年产10万辆商用车；来宾象州柳川汽配公司汽车车灯生产

10、项目，将年产61万台套汽车车灯。在现有基础上，未来，柳州还将以四大整车生产基地为战略基础，重点发展高附加值轿车、客车、特种专用车、新能源汽车产品，延长汽车产业链，为推动汽车产业升级，柳州将每年安排7000万元挖潜改造资金，引导和鼓励汽车企业加大技改投入，提升装备水平和产品竞争力。总体来说，柳州汽车产业是充满商机的。柳州市充分依托国家汽车及零部件出口基地的优势，每年拨专款作为汽车及零部件基地建设专项资金，政府还将出台关于促进汽车及零部件出口、促进当地零部件配套等促进汽车产业发展的政策与措施，力促柳州汽车产业走进东盟，希望更多与汽车相关的产业能到柳州共谋发展。作为中国最接近东盟的汽车城，在中国与东

11、盟合作不断升温的背景下，柳州被确定为国家汽车及零部件出口基地。作为中国内地走向东盟的重要通道城市和毗邻东盟最近的工业重镇，柳州工业与东盟各国存在很大程度的互补性，尤其是汽车及零部件在东盟各国有着广阔的市场。借助珠江-西江经济带发展上升为国家战略的机遇，柳州正在发力打造西江经济带核心城市，并在柳江边规划建设了5个港口码头。其中位于柳州汽车城内的柳州港官塘作业区已破土动工，建成后，柳州汽车外运将有成本更为低廉、运输量更大的途径。武汉：努力成为中国的汽车城英国卫报4月6日发表文章，早在去年，武汉已成为是世界第七大汽车生产中心，组装汽车113万辆。武汉汽车工业正迅速成长，成为继北京、上海、广州、沈阳、

12、长春等城市之后，全国第八个年产汽车超百万辆城市，众多大牌汽车制造商正在武汉云集，汇聚了东风汽车、雪铁龙、标致、本田、雷诺等国内外著名汽车厂商，全球四大汽车商都在武汉投资合作，武汉成为全国拥有乘用车品牌数量最多的城市。通用及其中国伙伴上汽集团已在武汉建成新厂；雷诺在武汉的装配生产线将于今年底投产；随着东风雪铁龙和本田及其他车企不断在当地建厂，武汉将很快拥有约10个汽车工厂，每年在面积小于巴黎盆地的区域内生产200多万辆车。根据规划，到2020年，武汉汽车整车产能超过300万辆，成为中国重要的汽车制造研发及整车基地。武汉乘用车品牌几乎可以说全国最多，围绕武汉经济技术开发区，武汉也正在形成一个600

13、平方公里的中国车都。目前在武汉市，除了武汉经济技术开发区，围绕上海通用打造的江夏金口汽车城也正在崛起，未来在武汉东南也将形成一个产能超过百万辆的全产业链生产基地，而在东西湖和汉南，汽车零部件和新能源汽车产业带也正在聚集，未来相关产值也将达到千亿元。目前，武汉拥有神龙汽车、东风乘用车、东风本田等7家整车企业，上海通用武汉生产基地、东风雷诺等2家在建整车工厂。武汉与重庆的不同主要在于，武汉与重庆在乘用车方面产量几乎相当，二者主要差距存在于载货汽车。随着汽车制造工业规模的提升，除了整车企业以外，武汉及周边上下游零部件产业也正在形成集群，加上一批在汽车领域科研实力雄厚的高校和科研机构，武汉已经形成了比

14、较完整的汽车产业链。不过，武汉汽车产业发展也存在自己的问题。从纵向看，武汉汽车产业取得了长足的进步，但从横向来看，发展扩张的速度太慢。长春、上海、武汉是国家最早布局的三个轿车生产基地，长春、上海由于车型选择对路，产销节节上升，如今已具有200多万辆的产能，将武汉远远的甩在后面。与重庆相比，自主品牌份额减少，合资车企成阻碍自主品牌最大障碍。面临的问题：从纵向看，武汉汽车产业取得了长足的进步，但从横向来看，发展扩张的速度太慢。长春、上海、武汉是国家最早布局的三个轿车生产基地，长春、上海由于车型选择对路，产销节节上升，如今已具有200多万辆的产能，将武汉远远的甩在后面。随着汽车制造工业规模的提升，除

15、了整车企业以外，武汉及周边上下游零部件产业也正在形成集群，加上一批在汽车领域科研实力雄厚的高校和科研机构，武汉已经形成了比较完整的汽车产业链。四川:汽车企业发展的蓝海地区作为西部车市的中心市场，四川汽车产销数据表现亮眼。而四川的汽车产销又主要取决于成都的汽车市场形势，成都市经信委的数据显示，今年1-2月，全市汽车产业整车产量约16万辆，主营业务收入达到210亿元左右。据了解，截至目前，成都市现有规模以上工业企业267户，初步形成了以成都经开区为核心的汽车产业发展格局，形成了以轿车、客车、越野车（SUV）等较为完整的整车产品体系和较为完善的零部件配套体系，汇集了一汽-大众、四川一汽丰田、沃尔沃成

16、都公司、神龙成都公司、重汽王牌公司等一批国内外整车生产企业。长江中游崛起中国汽车新走廊在中国，除了单个城市汽车产业的极具，不少相邻省份与城市也正在形成汽车工业的聚合效应。以湖南、江西、湖北三省为例，各类整车生产企业接近50家，正在构成“长江中游汽车工业走廊”。武汉我们在上面已经详细解读，以多家汽车整车企业、中日法美四大车系共同坐镇、2000亿元产值、110万辆产销量雄居“龙头”。湖南势头正劲。已引进广汽菲亚特、广汽三菱、上海大众、北汽福田、江南众泰等，2009年整车产量仅21。45万辆，2014年已达70万辆。江西，去年汽车产业整车产销量一举突破45万辆，结束10年下滑，成为新晋的第九个千亿产

17、业。江铃与昌河“双子星”，产值占整个江西汽车工业60%以上。湖南省社科院经济研究所所长肖毅敏认为，三省汽车产业一旦在产业配套、合作研发等领域加强合作，形成规模优势和产业集聚，长江中游城市群就很有可能成为中国最具竞争力的汽车制造业集聚区。 “在长江中游城市群未来的聚合发展过程中，必将面临产业一体化推进难和招商引资同台竞争两大障碍。”江西省社科院经济研究所所长麻智辉提醒。按照长江中游城市群发展规划，三省将探索建立汽车产业联盟，强化产业链对接和产业集群化发展。长江中游，一条集聚度高、竞争力强的汽车工业走廊轮廓浮现。2、领先的汽车排气系统供应商3、不锈钢焊管发展趋势随着人们的环保意识日趋增强，要求提高

18、汽车废气纯化率。汽车制造业对汽车发动机排气系统典型零部件提出了更高的要求。热端零部件重点要求耐高温性能，如耐高温氧化、腐蚀、疲劳性能，冷端零件主要要求耐尾气冷凝液腐蚀性能。自20 世纪70 年代后期起，汽车排放法规日益严格，为改善催化效率，降低排放，不断地提高发动机排气温度，排气歧管工作温度由750800上升到 900950，甚至更高。为提高燃油经济性，也须减轻车重。排气岐管及紧固件由普碳钢转换为不锈钢，消声器废气温度提高，加重了腐蚀程度，也必须采用不锈钢。目前，在日本汽车制造业中，由于排气温度的上升，轿车排气岐管用不锈钢由SUH409L 制成。美国汽车制造业排气系统应用不锈钢为T409、T4

19、39、AL409、436S 等。由于排气系统服役条件更加恶劣，排气温度升高至 9501000，排气岐管用不锈钢由 SUH409L(低等级)、SUS430JIL（高等级）进展到高性能材料SUS444。消声器系统温度可达到300，用材也有类似的变化。由于市场竞争日益激烈，低成本材料成为新的开发方向。业内人士指出，在我国生产的轿车排气系统用不锈钢中，奥氏体型不锈钢系列主要是304、309、321 等，铁素体型不锈钢系列主要是409、429、432、436、439、441、444 等。排气系统应用的奥氏体型不锈钢，由于高额进口关税，已完全在国内采购；铁素体型不锈钢由于牌号少，性能不如国外产品稳定等原因

20、，当前重点开发新产品形成系列，含铌铁素体不锈钢是开发重点。国内一些钢铁企业通过科技创新，研发汽车排气系统用不锈钢管。如宝钢积极开发，自主创新，研发出国产汽车排气系统用不锈钢管。2010 年宝钢的汽车排气系统用不锈钢产品产销两旺，同比增长近60%，增长率已连续两年超过50%；独有领先品种同比增长295%。同时，品种结构得到进一步优化，效益显著提升，宝钢汽车排气系统用不锈钢的国内市场占有率也从2009 年的19%上升到了30%。今年，在宝钢不锈钢事业部产销研团队、宁波宝新及宝钢国际北方公司的共同努力下，不锈钢焊管产品开始进军汽车排气管的高温端领域。业内专家认为，世界各国将来都会强化汽车排气条件，并

21、成为一种趋势。由于高耐热、高成型性的不锈钢产品能满足这些日益严格的要求，因此可望为更清洁的环境作贡献。“十二五”期间，不锈钢管在汽车制造业中具有很大的市场，随着发动机性能的提高，排气温度会上升，且由于对减轻零部件重量的需要，不锈钢管在汽车中的使用量正不断增加。目前，我国还缺乏车用钢管的新品种，一些管路和精密管件还依靠外资企业，国产化率还须提高。在国外，一些国家开发出新型的汽车用钢管。新日铁生产的排气歧管材料的特征在于Nb-Ti的混合添加，由此提高高温特性和热疲劳特性。新日铁开发了抗氧化性与SUH21 基本相同、能大幅度改善加工性的新型钢种，已获得用户的好评，目前正在被采用。中国2010年各类不

22、锈钢工业焊管消费量约为66.8万吨，分行业的需求情况见下表：行业2010年需求量（t）2011年预测需求量（t）同比情况%1.车辆/汽车工业9500010578011%2.石油天然气行业230002550011%3.锅炉行业35000350000%4.化肥行业220002575017%5.化工行业700008300019%6.环保行业260003800046%7.核工业130002000054%8.建筑装饰业3840004200009%合计66800075303013%来源：中国联合钢铁网车辆/汽车工业是当前发展最快的不锈钢管应用领域。近年来，在国家产业政策和汽车行业高速增长的推动下，我国汽车

23、零部件企业的技术水平和生产管理水平得到很大提高，汽车零部件行业规模迅速扩大，2014年，汽车零部件制造业（规模以上企业）主营业务收入累计2.91万亿元，行业利润总额2149.7亿元，同比增长16.12%。我国汽车行业发展较快，但仍有较大的增长空间。目前，在美国，每百户的汽车拥有量超过200辆；欧洲一些发达国家每百户汽车拥有量超过150辆；而在中国，每百户的平均拥有量不到35辆。中国汽车汽车零部件市场潜力巨大。根据相关预测，中国汽车零部件制造业预计在未来五年里实现20%以上的增长。据统计，2010年我国汽车产量1800万辆，消耗不锈钢焊管量在95000t左右。据中国汽车工业协会统计，中国2005

24、-2015年汽车生产企业销售总量情况见下表：来源：中国汽车工业协会统计根据上表可知，2015年我国汽车消耗不锈钢焊管总量应在153000t左右。三、汽车排气系统用不锈钢根据在汽车上使用不锈钢的部位不同，对不锈钢的表面特性，机械性能和物理性能要求也不一样。但是，大致可以归结为四大类：汽车排气系统用不锈钢；汽车车架用不锈钢；汽车用不锈钢零部件和汽车装饰用不锈钢。 纵观不锈钢在汽车上的使用大致可以分为两个阶段：第一个阶段为1965年以前，主要用作汽车的外装饰材料；第二个阶段为1965年以后，为适应汽车尾气排放标准的严格要求，开始在汽车排气系统中使用不锈钢。日本主要不锈钢生产厂开发的汽车排气系统用不锈

25、钢见表：部 位生产厂钢种名主要成分机械性能特 征屈服点/N.mm-2抗拉强度/N.mm-2延伸率%硬度/HV排气歧管新日铁YUS 45014Cr-0.5Mo-Nbt=2.0mm46037150高温，强度，抗氧害性，成形性 270川 崎R429EX14Cr-Nbt=2.0mm47638-通用，高加工性 299R444EX19Cr-2Mo-Nbt=2.0mm51936-高温强度，耐热疲劳性 366日 新NSS EM218Cr-2Mo-Nb，Cu-同上住 友NAR-FHZ13Cr-1Si-Nbt=2.0mm48437HRB79成形性，耐热疲劳性 305HAR-444M120Cr-2Mo-Cu,Nbt

26、=2.0mm54032-高温强度，耐氧化性，耐热疲劳性 373金属载体新日铁YUS 205M120Cr-5Al-X耐高温氧化性（金属载体）20Cr-5Al-X川 崎R20-5USR20Cr-5Al-La,Zr耐高温氧化性日 新NCA-S20Cr-5Al-Ti(La,Ce)同上日冶金金属载体18Cr-3Al镀铝含高Al(11%)住 友NAR-FH-320Cr-5Al-Y,Ti耐高温氧化性挠性管日 新NSS ER-417Cr-13Ni-2.5Si-2.5Mo30465761165耐高温氯害腐蚀性，成形性住 友NAR-306B15Cr-15Ni-4Si-1Mot=0.4mm66162170耐高温氯害

27、腐蚀性，成形性SR1515 257消声器新日铁YUS 43217Cr-0.5Mo-Tit=1.0mm45035134加工性，比SUS409L耐蚀性还好 245YUS 436S17Cr-1.2Mo-Tit=1.0mm47834142加工性，耐蚀性 279镀铝不锈钢（电镀量40120g/m2）-抑制初期生锈有效川崎R436LT18Cr-1.2Mo-Ti26546635-耐凝缩水腐蚀性，加工性日 新NSS 422 M319Cr-0.5Mo-0.5Nbt=2.0mm52032168同上 314阿尔斯特不锈钢镀铝量（40120g/m2）NSS 409M141633135抑制初期生锈有效 286日冶金NA

28、S 436 LS17Cr-1.2Mo-Tit=1.0mm45331141耐凝缩水腐蚀性，加工性 288住 友NAR-429L14Cr-Nb-Tit=1.5mm40034HRB77SUS409L同时提高成形性、耐蚀性 277NAR 430S17Cr-0.5Cu-Nb,Tit=1.0mm48232HRB75SUS430LX同时提高耐蚀性，成形性 290NAR-436JIL17Cr-0.5Mo-Nbt=0.9mm44631-耐凝缩水腐蚀性，加工性 264NAR-436S18Cr-1Mo-Tit=1.0mm44835-同上 294美国阿里根尼路德鲁姆公司研制的汽车排气系统专用不锈钢UNS S40900

29、铁素体不锈钢含11的铬，因而具有很强的抗气体腐蚀性和在760高温下的抗氧化性。据外刊介绍，到2000年，北美对409级不锈钢的需求量会达到40万吨。纽柯公司拟采用先进的CSP技术生产40万吨或更多的409级冷轧不锈钢，以占领更大的汽车用不锈钢市场。409型铁索体不锈钢的典型化学成分及机械性能见表2。表2 409型 （UNS S40900）铁素体不锈钢的典型化学成分及主要机械性能：化 学 成 分 /%主要机械性能CNCrMnSiSPTi0.2%屈服强度/MPa抗拉强度/MPa延伸率/%0.010.01611.000.300.340.010.0190.20241413321排气歧管用不锈钢 排气歧

30、管位于汽车发动机出口，是废气温度最高、对材料腐蚀最严重的部位。从降低燃料费用和轻量化的角度考虑，用作排气歧管的不锈钢必须具有优良的耐热疲劳性、高温强度和加工成形性。含铌铁索体不锈钢SUS 430JIL能基本满足这种要求，因而得到广泛应用。欧洲部份高性能车使用奥氏体系高合金，日本出于结构上的考虑，也采用了热膨胀系数小的奥氏体系不锈钢。在超过700的高温下，奥氏体不锈钢的高温强度显著高于铁素体不锈钢。可以用作排气歧管的不锈钢包括SUSXMl5J1；NAR-315SN(18Cr-9Ni-SiMoCu)；NAR-AH4(23Cr-llNi-N-Ce)等奥氏体不锈钢。 为了提高汽车排气净化程度，降低燃料

31、消耗，汽车发动机向着提高汽车排气温度和减轻自重方向发展，这样，汽车排气歧管温度高达900，以前使用的SUS 430JIL由于耐热疲劳特性较差，已不适应汽车的这种发展要求。新日铁公司采取调整化学成分的方法，研制出YUS 450钢，该钢种适当降低了铬含量，添加了铌和钛，结果提高了高温强度和耐热疲劳性，添加05的钼提高了抗高温盐腐蚀性能，满足了在恶劣环境下汽车排气歧管对材料的要求。 日新制钢还开发了汽车排气歧管用的新钢种。该钢种以含19铬的不锈钢中添加铌的NSS 442M3为基础材料，为了满足汽车制造厂家降低成本的要求，开发了NSSHRl不锈钢。这种钢把铬降低到14，而添加锰和硅各1左右，保持了其耐

32、热性，且缩小了与铸件的价格差，受到汽车制造厂的欢迎。 排气管的中段和尾段，由于温度较低，409型铁素体不锈钢得到了广泛应用。2挠性管用不锈钢 挠性管是连接排气系统高温段和低温段的排气系统部件。其主要作用是减轻振动和解决系统热膨胀问题。这就要求加工挠性管的材料除具有优良的加工性能外，还应具有耐高温疲劳性，优良的抗高温氧化性及抗外界含氯介质的侵蚀性。像SUS304，SUSXMl5Jl这一类奥氏体不锈钢比铁素体不锈钢更适合于这种部件用材。由于该部件所处位置特殊，在冬季因融雪剂盐的腐蚀作用，对挠性管的侵蚀相当严重，也是挠性管使用奥氏体不锈钢的重要原因。 体育比赛用车代表了一个国家的汽车制造水平。体育比

33、赛用车越来越多地采用大功率的V-8汽车发动机，这种汽车发动机的尾气温度更高，使连接尾气歧管的挠性管热疲劳更严重。因此研究了一种含铬更高、在高温下寿命更长的439型不锈钢。这种不锈钢的典型化学成分和经退火的不锈钢薄板典型机械性能如表3。表3 439型不锈钢典型化学成分及主要机械性能：化 学 成 分 /%主要机械性能CCrNiMnPSSiTi0.2%屈服强度/MPa抗拉强度/MPa延伸率/%0.0718.20.500.350.030.030.350.5345483303消声器用不锈钢 消声器们于排气系统的尾部。高温废气在此处出现冷凝液体，从而对排气管内壁造成点蚀。已经查明，消声器材料的腐蚀受催化剂

34、性能、尾气的凝结状况、烟尘的粘附状况及高温所造成的表面氧化等因素的影响。随着汽车高性能化的发展，不仅最早使用的镀铝钢板不能适应汽车寿命的要求，就是开初使用的一些不锈钢，例如，SUS 410L,SUS409L这类含12铬的铁索体不锈钢，也缺乏充分的耐点蚀能力。于是住友金属工业公司又开发了耐蚀性、焊接性更好、加硫的(00l硫)高纯度耐热不锈钢SUH 409L川崎钢铁公司也对汽车消声器材料进行过反复研究，经过实际使用环境下的对比研究，发现以SUS 430JlL为代表的18铬系不锈钢耐蚀性最佳。4催化净化器用不锈钢 汽车排气净化用催化剂载体通常使用陶瓷材料。为适应严格的污染物排放要求，热容量小、热冲击

35、特性优良、升温特性也很好的耐热不锈钢箔制催化剂载体得到了许多汽车厂家的使用。这种不锈钢箔是含铬20，含铝5左右的铅系高纯度铁素体不锈钢。使用厚度为4050tm。为了推进使用不锈钢箔制催化剂载体取代以往的陶瓷催化剂载体，还要在降低材料成本和降低加工载体的制造成本方面继续进行深入研究。四、汽车排气系统用不锈钢焊管制造技术汽车排气系统主要组成及性能要求汽车排气系统从靠近发动机一侧开始，由排气岐管、前管、柔性管、催化转换器、中管、消音器和尾管等构成。根据车形的不同，有的还安装数个催化转换器及副消声器等，如图1所示。汽车排气系统用不锈钢因其所处位置不同，对材料的性能要求各不相同。处于高温端的岐管和前管，

36、因为零部件直接与发动机相连接，因此对高温性能，如高温疲劳、热疲劳、高温氧化等性能要求较高。同时，岐管因其成形复杂，对材料的加工成形性能也提出了较高要求。图1汽车排气系统结构示意图汽车排气系统中的催化转换器承担着三元催化作用，其有效的催化作用发生环境温度超过1000，因此用于催化转换器外壳的材料同样要求其具有良好的耐高温氧化作用。同时，因催化转换器所处位置易于与外界接触，特别是处于沿海和融雪地域使用的汽车，其催化转换器外壳还易于受到高温盐蚀的腐蚀作用，材料耐高温盐蚀性能显得尤为重要。中管用于连接前管和消音器，其使用温度在600左右，主要失效也是高温盐损。消音器是排气系统主要组成部分，其材料失效主

37、要是冷凝液的腐蚀失效。汽车排气系统各组件工作时的服役温度和对性能的要求表1所示。在排气系统零部件构成中，管件约占总重量的60%以上，如岐管、前管、中管、消声器中的弯管及尾管等。这些管材是由冷轧板经过弯管成形及焊接获得不锈钢焊管，不锈钢焊管还要经过弯管成形、缩颈、扩管等冷加工及焊接等工艺过程，加工成不同形状的管件，因此，要求焊管具有良好的成形性能和焊接性能。针对占使用比例较高的不锈钢焊管，早期的焊接主要采用氩弧焊（TIG）焊接方式。随着高频焊接（HFW）及激光焊接（LBW）工艺的广泛应用，在欧美及日本，汽车用不锈钢焊管已经完全采用了高效率的高频焊接及激光焊接模式。在我国，受激光焊接及高频焊接对设

38、备的投入大、焊接工艺要求高等因素制约，主要焊管厂的焊接工艺仍然以TIG焊为主。最近几年，随着我国汽车工业的快速发展，与之配套的汽车零部件总承厂及其二级供应商也认识到高频焊接及激光焊接工艺的显著优势，特别是为适应产量和使用需求，已经有部分焊管企业新增焊管产线转向激光及高频焊接工艺。不锈钢焊管的主要焊接方法：不锈钢焊管的焊接是采用不锈钢带（板）为原料，用焊接的方法加工制造不锈钢管的一种焊接加工方式。其中，焊接方法的选择、焊接工艺的制定及焊接操作技术等是决定不锈钢焊管质量的重要因素。不锈钢焊管的生产方法首先要满足不锈钢焊接的要求；再次，与一般不锈钢焊接相比，焊管的生产还要能够实现机械化和自动化以满足

39、大批量工业化要求。图2为采用带钢连续成形直缝焊管机组的示意图。不锈钢焊管的焊接是在连续生产线上完成的。连续线上的焊接如图3所示。在连续成形焊接线上，带钢经成形到达焊接挤压辊，将焊管焊口挤压到适宜焊接的程度，随即开始焊接。汽车排气系统用不锈钢焊管大多壁厚在25mm以下，生产主要采用连续成形直缝不锈钢管的焊接方法。这些方法主要包括钨极氩弧焊（TIG）、高频电阻焊（HFW）、激光焊（LBW）以及它们之间的组合焊接（HFW+LBW）等。图2带钢直缝连续成形焊管机组示意图图3连续生产线不锈钢直缝焊管焊接示意图1钨极氩弧焊钨极氩弧焊又称为非熔化极氩弧焊，通常用TIG（TungstenInertGasArc

40、Welding）表示。TIG是借助高熔点的金属钨作为一个电极，焊接工件作为另一个电极，并利用氩气作为保护气体，在钨极与焊接工件之间引燃电弧进行焊接，如图4所示。TIG焊主要用于薄壁管的焊接，多用于壁厚小于20mm的不锈钢焊管生产，包括奥氏体不锈钢及铁素体不锈钢。对于壁厚大于2mm厚的不锈钢管，采用单焊炬TIG能量不足时，可 图4钨极氩弧焊示意图采用多焊炬（TIG）沿焊缝方向直线排列，形成长形热流分布，可明显提高焊速。TIG多焊炬焊接主要特点为：用材料范围较广，大部分铁素体、奥氏体钢都能适用；对焊速有较大的适应范围，三焊炬TIG焊接厚度可以达到4mm左右。焊管加工中焊速受多因素影响，如成形技术和

41、机组的稳定性、焊炬下的管坯边沿形状、合金的化学成分、气体的混合比、操作经验、质量要求等等，其中，最重要的是焊炬下管坯边缘的稳定和平整。无磁性材料六辊焊接箱或焊接平台来挤压和控制焊缝是常用的焊接控制方式。钨极氩弧焊需要通过保护气体有效保护焊接部位。常用的保护气体有氩气、氩气及氢气混合气等。氩气属于惰性气体，不与熔融金属发生反应，也不溶于金属，可以起到有效的保护作用。同时，氩气还是单元子气体，在高温下不会分解吸热，且电弧稳定性好。而氩、氢混合气体则可以提高电弧温度，增加母材的热输入量，从而提高焊接速度。钨极尾端的形状对焊接电流大小及焊缝成形有较大的影响。通常，在焊接薄板件及使用小电流时采用小直径钨

42、极，并将头部磨成锥形（一般在20），以确保焊接电弧稳定；焊接电流过大时通常将锥头磨成钝角或平面以增加电弧的稳定，并减少钨极的烧损，使焊缝成形均匀。焊接电流是钨极氩弧焊的主要规范参数，可以根据焊接材料的厚度与物理特性来确定。电流过大会导致咬边、焊漏等缺陷，而电流过小会造成焊缝未焊透等缺陷。对于确定的焊接电流，控制焊接速度和电弧电压也是焊接工艺的主要控制因素。通常采用短弧并匹配合适的焊接速度来获得焊缝质量。对于保护气流和喷嘴孔径的确定，要考虑焊接电流、弧长、电极伸出长度、焊接速度及焊接接头形式等因素。通常薄壁不锈钢焊管的焊接以选择脉冲氩弧焊为主。焊接电流的大小会影响焊缝的熔深、焊接速度和熔敷金属量

43、。在许可范围内，焊接电流大，焊接熔深也深。焊接过程中可以通过调控焊接电流控制熔深。同时，为保证不锈钢焊缝的性能，并不是电流越大越好。TIG焊接电流的控制对焊接质量的影响如图5所示。图5TIG焊接电流对焊缝质量影响示意图电弧电压由弧长决定，如果电弧过长会影响到电弧的稳定，也会导致焊缝过宽且熔深过浅；电弧如果过短则会导致焊缝过窄。过宽或过窄均会影响到焊缝质量，因此，弧长控制也是改善焊接质量的工艺因素之一。图6示意了电弧电压与焊缝控制的关系。图6电弧电压对焊缝成形的影响示意图焊接速度要根据焊缝的熔透情况进行调整。焊接速度的快慢直接影响着焊接熔深和焊缝宽度。焊接速度过快会造成焊缝熔深浅，焊缝窄甚至会对

44、焊缝的保护效果产生影响；焊接速度过慢会导致焊缝熔深过大，焊缝过宽，使焊缝成形质量变坏，TIG焊接时速度对焊缝成形的影响见图7所示。图7TIG焊接时焊缝速度对焊缝成形的影响此外，保护气体也是影响焊接质量的因素之一。保护气体流量会影响到气流状态，应尽可能实现层流保护。保护气体流量要适当，使焊接电弧燃烧稳定焊缝表面颜色光泽明亮为好。焊缝表面颜色随控制状态表现为银白色、金黄色、蓝色和黑色。其中黑色焊接质量最差。尽管TIG焊接法由于保护气体下焊接区金属不被氧化而使得焊缝质量比一般大气条件下焊接有明显的提高，但是TIG焊接速度低，焊接成形的热影响区（HAZ）变亮，此区域晶粒粗化而会导致不锈钢管二次冷加工成

45、形的废品率增加。奥氏体不锈钢焊管可通过固溶热处理提高焊接区的韧性。铁素体不锈钢焊管焊接区（含HAZ）晶粒的长大，无法通过采用焊后热处理使晶粒细化，故TIG焊适用于管加工成形性能要求相对不高的焊管生产。总体而言，汽车排气系统中的焊管对加工性能要求相对不是很高时，考虑到投资及焊接技术等诸多方面因素，目前国内汽车用不锈 图8 TIG焊接SUH409L铁素体不锈钢焊管焊缝区域金相组织形貌钢焊管90%以上仍为钨极氩弧焊。由于钨极氩弧焊焊接速度慢，生产效率低，焊缝组织粗大（图8），焊接质量不高，与国外相比，我国汽车用不锈钢焊管总体质量水平差距还是非常明显。对于管加工成形性要求较高的零部件仍建议采用其他焊接方式。2高频电阻焊高频电阻焊通常用HFW（HighFrequencyResistanceWelding）表示。高频焊接起源于20世纪50年代，它是利用高频电流（100500kHz）所产生的集肤效应和相邻效应，将钢板和其他金属材料对接起来的新形焊接工艺。HFW最大优点是焊接速度快（最快可以达到120m/min），生产效率高