關于汽車的引擎、消音器等排氣系統中適用的不銹(xiu)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(duan)裂強度(du)高于(yu)34.3 MPa、伸長(chang)大于(yu)10%;
2. 982℃ 的拉伸強(qiang)度大于82.32 MPa、伸長大于10%;
3. 對1093℃反復加(jia)熱冷卻的氧(yang)化抵抗(kang)能力比(bi)Fe-Cr-A1合金優(you)良；
4. 能(neng)夠充(chong)分(fen)經受鉛和硫(liu)的腐蝕。
在(zai)美國(guo)國(guo)內，日(ri)本的(de)(de)(de)各(ge)個(ge)汽車廠家對很(hen)多既存(cun)的(de)(de)(de)奧氏體(ti)(ti)系和鐵素(su)體(ti)(ti)系不銹鋼(gang)、耐(nai)熱(re)鋼(gang)和鎳合金進行試(shi)驗，選(xuan)擇適當(dang)的(de)(de)(de)材料，其中鐵素(su)體(ti)(ti)系的(de)(de)(de)Fe-Cr-Al 合金（18Cr-1A1、13Cr-3Al、15Cr-4Al等(deng)）具有優良的(de)(de)(de)耐(nai)氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)，但局部會出現激(ji)烈(lie)的(de)(de)(de)氧化(hua)現象，這(zhe)是(shi)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(shi)添加(jia)(jia)稀土(tu)類元(yuan)素(su)、Y、Ti等(deng);若鋼(gang)中添加(jia)(jia)過多鈦，則(ze)耐(nai)氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)明顯下降，所(suo)以18Cr-1Al鋼(gang)中的(de)(de)(de)鈦含量為(wei)0.2%最合適,，但是(shi)這(zhe)些(xie)Cr-Al鐵素(su)體(ti)(ti)系不銹鋼(gang)因為(wei)加(jia)(jia)工(gong)性(xing)(xing)(xing)、焊接(jie)性(xing)(xing)(xing)和高溫強度的(de)(de)(de)劣(lie)化(hua)，還沒(mei)有得到正式(shi)運用。
鐵(tie)素體系中滿足上述條件的鎳合金 Inconel 601,當初有一部(bu)分得(de)到了(le)適(shi)用(yong)，但由于(yu)汽(qi)車(che)制造廠家的排氣凈化(hua)系統性能的提(ti)高和凈化(hua)裝(zhuang)置(zhi)在設計(ji)方面的改良，使用(yong)條件得(de)到了(le)緩和，結果采(cai)用(yong)了(le)具有綜合適(shi)用(yong)能力的SUS310S不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。
在試驗各種不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)過程當中(zhong)(zhong)(zhong)，其中(zhong)(zhong)(zhong)對(dui)1966年開發的(de)(de)耐應(ying)力腐蝕斷裂不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)硅含量高的(de)(de)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)18Cr-12Ni-3.5Si-1.5Cu，日(ri)本國內的(de)(de)汽車(che)制造(zao)廠家給(gei)予了一(yi)定評(ping)價，耐氧化性、焊(han)接性、加(jia)工性、高溫(wen)強度(du)以及成(cheng)本等(deng)各個方面都(dou)很優良，被用作制造(zao)溫(wen)控(kong)反(fan)應(ying)器。圖6.2 表示的(de)(de)是(shi)在空氣中(zhong)(zhong)(zhong)反(fan)復氧化試驗的(de)(de)結果，其中(zhong)(zhong)(zhong)含有3.5% Si的(de)(de)奧氏體系不(bu)銹鋼(gang)具有和SUS310S不(bu)銹鋼(gang)同等(deng)的(de)(de)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，對使(shi)用(yong)高硅鋼制(zhi)作熱(re)反應(ying)器容器時(shi)，可能(neng)產(chan)生的焊(han)(han)接(jie)性、成形性也進行了研究，特別(bie)是如(ru)果所含硅多的話(hua)，焊(han)(han)接(jie)時(shi)可能(neng)會出現(xian)高溫斷裂，但因為焊(han)(han)接(jie)金屬(shu)部位生成了少量(liang)的δ鐵素，所以焊(han)(han)接(jie)性好(hao)，而且(qie)冷加工成形性比SUS310S不銹鋼優良。
