關于汽車的引擎、消音器等排氣系統中適用的不銹鋼，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的蠕變斷裂強度高于34.3 MPa、伸長大于10%;
2. 982℃ 的拉伸強(qiang)度大(da)于82.32 MPa、伸長大(da)于10%;
3. 對1093℃反復加(jia)熱(re)冷卻的氧化抵抗能力比Fe-Cr-A1合金優良；
4. 能夠充分經受鉛和硫的腐(fu)蝕。
在美(mei)國國內，日本的(de)(de)(de)各(ge)個汽車(che)廠家對很多(duo)既存的(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)系(xi)(xi)和(he)(he)鐵(tie)素體(ti)系(xi)(xi)不(bu)銹鋼、耐熱鋼和(he)(he)鎳合(he)(he)金進行(xing)試驗，選擇適當的(de)(de)(de)材料，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）具有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)耐氧(yang)化性(xing)(xing)(xing)，但(dan)局部(bu)會出(chu)現(xian)激(ji)烈的(de)(de)(de)氧(yang)化現(xian)象，這是由空(kong)氣中的(de)(de)(de)氮的(de)(de)(de)進人引起的(de)(de)(de)。較好的(de)(de)(de)解決方法是添加稀(xi)土類元素、Y、Ti等;若(ruo)鋼中添加過多(duo)鈦，則(ze)耐氧(yang)化性(xing)(xing)(xing)明顯下降，所以18Cr-1Al鋼中的(de)(de)(de)鈦含量為(wei)0.2%最合(he)(he)適,，但(dan)是這些Cr-Al鐵(tie)素體(ti)系(xi)(xi)不(bu)銹鋼因為(wei)加工性(xing)(xing)(xing)、焊接性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)高溫強度的(de)(de)(de)劣化，還(huan)沒(mei)有(you)得到(dao)正式運(yun)用。
鐵素體(ti)系中滿足上述條件(jian)的鎳合(he)(he)金 Inconel 601,當初有一(yi)部分(fen)得(de)到了適用(yong)，但(dan)由于(yu)汽車制造廠家(jia)的排氣(qi)凈(jing)化(hua)系統性能的提高和(he)凈(jing)化(hua)裝置在設計方(fang)面(mian)的改良，使用(yong)條件(jian)得(de)到了緩和(he)，結果(guo)采用(yong)了具有綜合(he)(he)適用(yong)能力(li)的SUS310S不銹鋼(gang)。
在試驗(yan)各種不(bu)銹鋼(gang)的過程當中，其中對1966年開發的耐應力腐蝕斷裂不(bu)銹鋼(gang)中硅含量高的奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)18Cr-12Ni-3.5Si-1.5Cu，日本國(guo)內(nei)的汽(qi)車制造廠(chang)家(jia)給(gei)予了一定評價，耐氧(yang)化(hua)性、焊(han)接性、加工性、高溫強度以及成本等各個(ge)方面都很(hen)優良，被用(yong)作制造溫控反應器。圖6.2 表示(shi)的是在空氣(qi)中反復氧(yang)化(hua)試驗(yan)的結果，其中含有3.5% Si的奧氏(shi)體(ti)系不(bu)銹鋼(gang)具(ju)有和SUS310S不(bu)銹鋼(gang)同(tong)等的性質。
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(bu)銹鋼(gang),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，對使用(yong)高(gao)硅鋼制作熱反應器容器時，可能產生的(de)焊接(jie)性、成形性也進行了(le)研(yan)究，特別是如果(guo)所含硅多的(de)話，焊接(jie)時可能會出(chu)現高(gao)溫斷裂，但因為焊接(jie)金屬部(bu)位(wei)生成了(le)少量的(de)δ鐵素(su)，所以焊接(jie)性好，而(er)且冷加工成形性比SUS310S不(bu)銹鋼優(you)良。
