關于汽車的引擎、消音器等排氣系統中適用的不銹(xiu)鋼(gang)，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的蠕變斷裂強度高(gao)于(yu)34.3 MPa、伸長(chang)大于(yu)10%;
2. 982℃ 的拉伸強度(du)大于(yu)(yu)82.32 MPa、伸長(chang)大于(yu)(yu)10%;
3. 對1093℃反(fan)復加熱冷卻的氧化(hua)抵(di)抗能(neng)力比Fe-Cr-A1合金(jin)優良；
4. 能夠充分經受鉛和(he)硫的腐(fu)蝕。
在美國(guo)國(guo)內，日本的(de)(de)(de)各個汽車廠(chang)家對很多既存的(de)(de)(de)奧氏體(ti)(ti)系和鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)系不銹鋼、耐(nai)熱鋼和鎳合金進行試驗，選擇適(shi)當的(de)(de)(de)材料，其中(zhong)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)系的(de)(de)(de)Fe-Cr-Al 合金（18Cr-1A1、13Cr-3Al、15Cr-4Al等）具有優良的(de)(de)(de)耐(nai)氧化(hua)(hua)性，但局(ju)部會出現激(ji)烈(lie)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)現象，這是由空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)氮的(de)(de)(de)進人引(yin)起的(de)(de)(de)。較好的(de)(de)(de)解決方法(fa)是添(tian)加稀土類元素(su)(su)、Y、Ti等;若鋼中(zhong)添(tian)加過多鈦(tai)(tai)，則耐(nai)氧化(hua)(hua)性明(ming)顯下降，所以18Cr-1Al鋼中(zhong)的(de)(de)(de)鈦(tai)(tai)含量為(wei)0.2%最合適(shi),，但是這些(xie)Cr-Al鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)系不銹鋼因為(wei)加工(gong)性、焊接性和高溫強(qiang)度的(de)(de)(de)劣(lie)化(hua)(hua)，還沒有得到(dao)正(zheng)式運(yun)用(yong)。
鐵素體系中滿足上述(shu)條(tiao)件的(de)(de)鎳合金 Inconel 601,當初有一部分(fen)得到(dao)了(le)適用(yong)，但由于汽(qi)車制造廠(chang)家的(de)(de)排氣凈化系統性能的(de)(de)提(ti)高和凈化裝(zhuang)置在(zai)設(she)計方面的(de)(de)改良(liang)，使用(yong)條(tiao)件得到(dao)了(le)緩和，結果采用(yong)了(le)具有綜(zong)合適用(yong)能力的(de)(de)SUS310S不銹(xiu)鋼。
在(zai)試(shi)驗(yan)(yan)各種(zhong)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)過程當中，其中對(dui)1966年開(kai)發的(de)(de)耐應力腐(fu)蝕斷裂不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中硅含量高的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼18Cr-12Ni-3.5Si-1.5Cu，日(ri)本(ben)國內的(de)(de)汽車制造廠家(jia)給(gei)予了一定(ding)評價，耐氧化性(xing)、焊接(jie)性(xing)、加工性(xing)、高溫強度以及成本(ben)等各個方(fang)面都很優良，被用作制造溫控反應器(qi)。圖6.2 表示(shi)的(de)(de)是在(zai)空氣中反復氧化試(shi)驗(yan)(yan)的(de)(de)結果(guo)，其中含有3.5% Si的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)系不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具有和(he)SUS310S不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼同等的(de)(de)性(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不銹鋼,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)，對使用(yong)高硅鋼制作熱反應器容(rong)器時，可能產生的焊接(jie)性、成形性也(ye)進行了研究，特別是如果(guo)所含硅多的話，焊接(jie)時可能會出(chu)現高溫(wen)斷裂，但因為焊接(jie)金屬部位生成了少量(liang)的δ鐵素，所以焊接(jie)性好，而且冷加工成形性比SUS310S不銹鋼優良。
