隨著全球環(huán)境問題的日益突出，汽車尾氣排放給環(huán)境帶來的危害越來越引起廣泛重視。國際上從20世紀70年代起，就針對汽車尾氣排放提出了嚴格的強制措施。在道路／非道路汽車尾氣排放法規(guī)升級更新過程中，歐盟（EU）國家發(fā)展較快，先后發(fā)布了歐I到歐VI排放標準。2013年頒布的歐VI標準，是目前全球最嚴格的汽車排放法規(guī)之一。我國汽車尾氣排放法規(guī)制定較晚，但能夠緊隨歐盟步伐，積極承擔國際義務(wù)。從2001年至2020年，國內(nèi)道路／非道路排放法規(guī)已經(jīng)歷六個階段的跨越發(fā)展，迭代頻率加快。我國兼顧地域大、區(qū)域發(fā)展不平衡的經(jīng)濟特點，因地制宜，階段性實施標準。2016年4月率先在東部沿海11省主要大城市執(zhí)行更嚴格“國五”標準。2018年1月始，已在全國范圍內(nèi)執(zhí)行“國五”標準，隨后“國六”標準于2020年實施，“國六”標準對機動車尾氣排放提出更高要求，進一步降低尾氣污染物限值。

  汽車尾氣主要產(chǎn)生于發(fā)動機，并通過排氣歧管、總換熱管、前置管、撓性管、催化器、中心管、消聲器和尾管排出。汽車排氣管道幾乎縱貫前端發(fā)動機到車尾整個底盤，溫度從高達1000℃一路減低至約100℃，這條縱貫線好比從地球的赤道延伸到南北極，如圖3-4-2所示。熱端的排氣歧管和前置管，所處環(huán)境溫度可達700～1000℃，對材料的耐高溫性能要求較高；汽車尾氣中的水分在消音器部位冷卻凝結(jié)產(chǎn)生冷凝液，其中含有氯離子、硫離子等，對排氣系統(tǒng)部件腐蝕嚴重，這部分（冷端）零部件對材料的抗腐蝕性能要求較高。

  在汽車輕量化及日益嚴格的尾氣排放標準背景下，傳統(tǒng)排氣系統(tǒng)用鑄鐵和鍍鋁碳鋼材料已經(jīng)不能滿足溫度不斷提高的排氣系統(tǒng)要求。目前排氣系統(tǒng)用不銹鋼主要為鐵素體和奧氏體不銹鋼兩大類，約占轎車整車不銹鋼總用量的50％～60％。鐵素體不銹鋼的熱膨脹系數(shù)小，熱導(dǎo)率高，加熱冷卻交變時，耐高溫性能好，同時抗點腐蝕性良好；而且與奧氏體不銹鋼相比，具有更好的耐氯化物、應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕性能，使其在汽車排氣管上受到青睞。目前鐵素體不銹鋼在排氣系統(tǒng)不銹鋼中已占80％以上，而歐洲、美國、日本汽車廠商幾乎全部使用超純鐵素體不銹鋼用于排氣系統(tǒng)零部件制造，產(chǎn)品牌號主要是409L、436L。得益于各國在汽車尾氣限制中采用了強制性措施，汽車用不銹鋼成為不銹鋼發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。

 我國汽車排氣系統(tǒng)用不銹鋼過去長期依靠進口。為滿足我國汽車工業(yè)發(fā)展和“國五”排放標準要求，國內(nèi)不銹鋼企業(yè)不斷加大排氣系統(tǒng)不銹鋼的開發(fā)力度，充分考慮了不銹鋼的冶煉、冷／熱成型、焊接、耐腐蝕等因素，不斷提高耐熱性、抗氧化性、高溫強度、抗震性和抗熱疲勞性，已逐漸積淀下先進技術(shù)和豐富經(jīng)驗，大大縮小了與歐美發(fā)達國家的差距，其發(fā)展模式符合質(zhì)優(yōu)價廉、輕量化和長壽命的理念。寶鋼、太鋼也相繼研發(fā)成功了耐高溫、耐腐蝕、高成型性的超純鐵素體不銹鋼材料，應(yīng)用于汽車排氣凈化裝置，滿足了發(fā)動機高溫燃燒對排氣材料的要求，有害氣體排放減少90％以上、壽命延長2倍以上，助力節(jié)能環(huán)保。國產(chǎn)汽車排氣管用系列不銹鋼材料替代了進口材料，成功應(yīng)用于奔馳、大眾、通用、福特、豐田等世界知名品牌，還應(yīng)用于一汽、長城、奇瑞等國內(nèi)自主品牌，為汽車的輕量、節(jié)能、環(huán)保提供了關(guān)鍵材料支持。

 和其他高端材料的國產(chǎn)化進程相似，我國汽車用不銹鋼的國產(chǎn)化也是始于進口材料的消化吸收，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)經(jīng)歷了多年的技術(shù)攻關(guān)。汽車用不銹鋼的國產(chǎn)化離不開產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同，通過發(fā)揮品牌汽車頭雁的影響帶動作用，共同推進我國汽車專用超純鐵素體不銹鋼的認證和應(yīng)用推廣之路。

 從2006年起，太鋼著手研發(fā)汽車排氣系統(tǒng)用不銹鋼材料。經(jīng)過幾年的攻關(guān)，開發(fā)成功生產(chǎn)排氣系統(tǒng)用不銹鋼材料，并形成了包括SUH409L、429、439M、441等在內(nèi)的系列牌號，不同的牌號根據(jù)其特點被應(yīng)用到排氣管的不同部位，打破了國外在該領(lǐng)域的壟斷，填補了國內(nèi)空白。太鋼生產(chǎn)的汽車排氣系統(tǒng)用超純鐵素體不銹鋼材料具有良好的高溫強度、抗蠕變性、熱疲勞性、耐高溫氧化性和耐蝕性，一方面，有效減輕了汽車的自重，減少了燃油消耗和污染物排放；同時，擴大了不銹鋼材料在汽車行業(yè)的使用量，有效節(jié)約了鋼材消耗，節(jié)約了寶貴資源。太鋼汽車排氣管用系列不銹鋼材料替代了進口材料，成為奔馳、大眾、通用、福特、豐田等世界知名企業(yè)的材料供應(yīng)商，還應(yīng)用于一汽、長城、奇瑞等國內(nèi)自主品牌企業(yè)，為汽車的輕量、節(jié)能、環(huán)保提供了關(guān)鍵材料支持。

 從2005年初開始，寶鋼聯(lián)合國內(nèi)主要零部件制造企業(yè)及汽車主機廠，啟動汽車專用超純鐵素體不銹鋼系列產(chǎn)品的研發(fā)及國產(chǎn)化應(yīng)用工作。同步啟動與國內(nèi)主要合資主機廠和國際知名汽車零部件廠開展汽車用不銹鋼的認證及國產(chǎn)化替代。

 2006年，由中信金屬、寶鋼、太鋼、北京科技大學(xué)、鋼鐵研究總院及一汽集團等聯(lián)合成立了“439M不銹鋼國產(chǎn)化”六方工作組，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同作用，推進產(chǎn)品國產(chǎn)化。寶鋼還與上海通用汽車泛亞技術(shù)中心及天納克公司以聯(lián)合開發(fā)團隊模式啟動排氣系統(tǒng)系列不銹鋼的國產(chǎn)化，共同努力打破進口不銹鋼材獨占汽車排氣系統(tǒng)領(lǐng)域的神話，努力實現(xiàn)國產(chǎn)不銹鋼在上海通用全系列車型排氣系統(tǒng)上的應(yīng)用，實現(xiàn)多方共贏。

2007年，寶鋼汽車不銹鋼系列產(chǎn)品SUH409L、B409M、B439M、B436L、B441、B425等實現(xiàn)全工序穩(wěn)定生產(chǎn)制造，與進口同類產(chǎn)品對標分析，基本達到了進口同類產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品率先通過佛吉亞及天納 克的技術(shù)認證。

 2008年，寶鋼實現(xiàn)部分鐵素體不銹鋼在上海通用汽車的認證并批量應(yīng)用。在通用汽車認證推進同期，寶鋼啟動三大日系汽車及奔馳、寶馬汽車排氣系統(tǒng)不銹鋼認證工作，經(jīng)過三年時間多批次的認證評價，寶鋼于2011年成為國內(nèi)第一家完成通用汽車、奔馳、寶馬及三大日系汽車排氣系統(tǒng)用不銹鋼認證的鋼鐵企業(yè)，實現(xiàn)歐美日等主要合資品牌汽車專用不銹鋼的全面國產(chǎn)化，部分產(chǎn)品性能優(yōu)于進口同類產(chǎn)品。寶鋼與上汽通用汽車針對寶鋼不銹鋼進行了全面的涉及材料及加工的認證與評價。在此基礎(chǔ)上，形成了通用汽車針對寶鋼汽車用鐵素體不銹鋼的全球技術(shù)標準《排氣裝置用不銹鋼》（STMA 029-2011），寶鋼不銹鋼技術(shù)標準納人通用全球供貨標準體系。

 寶鋼汽車排氣系統(tǒng)用不銹鋼的國產(chǎn)化替代根據(jù)汽車用戶的使用特點和需求特點，圍繞著兩條主線推進汽車排氣系統(tǒng)用不銹鋼的國產(chǎn)化進程，第一條主線是重點聚焦汽車主機廠，以項目合作的方式和主機廠從上至下推動零部件廠的材料國產(chǎn)化工作，并力求在主機廠車型設(shè)計之初就能夠參與對排氣系統(tǒng)的選材設(shè)計之中，和主機廠同步發(fā)展，不斷滿足主機廠變化的需求。第二條主線則是重點聚焦具備自主設(shè)計能力并占據(jù)較大市場份額的一級排氣系統(tǒng)總成廠，通過排氣系統(tǒng)總成廠推進其上游主機廠的進口替代，并借助一級總成廠實現(xiàn)產(chǎn)品出口，進入海外市場。

 目前，我國汽車排氣系統(tǒng)用不銹鋼已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)品系列化。根據(jù)汽車排氣系統(tǒng)零部件因所處環(huán)境不同，以及對材料的性能要求各不相同（見表3-4-1），國內(nèi)企業(yè)推薦使用相應(yīng)的鋼種。目前針對汽車排氣系統(tǒng)所采用的低鉻和中鉻鐵素體不銹鋼，寶鋼已經(jīng)完成了超純鐵素體不銹鋼8個鋼種如SUH409L、B409M、B429、B432L、B436L、B439M、B441及B444M2等批量工業(yè)化生產(chǎn)，并在歐美日及自主品牌汽車中得到廣泛應(yīng)用。

  為實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈高效協(xié)同推進新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用，國內(nèi)鋼企與汽車主機廠、零部件總成廠及高校通過建立聯(lián)合實驗室，利用各自的優(yōu)勢共同推動超純鐵素體不銹鋼材料的開發(fā)、產(chǎn)品性能評價、評價方法的建立和產(chǎn)業(yè)化快速應(yīng)用。目前已建立的聯(lián)合實驗室有“寶鋼-埃貝赫-上海大學(xué)”聯(lián)合實驗室、“寶鋼-通用-天納克”聯(lián)合實驗室和“寶鋼-吉利汽車”聯(lián)合實驗室。上海大學(xué)針對超純鐵素體不銹鋼的腐蝕環(huán)境建立了專有的尾氣腐蝕和尿素腐蝕評價方法，試驗結(jié)果獲得用戶的高度認可。同時，利用寶鋼與科技部的鋼鐵聯(lián)合基金平臺，推進寶鋼汽車排氣系統(tǒng)用不銹鋼的失效機理及合金化機理研究，分別于2012年及2018年推出兩個鋼鐵聯(lián)合基金重點項目“汽車排氣系統(tǒng)用超純鐵素體不銹鋼的高溫疲勞行為和冷凝液腐蝕機理研究”和“新一代汽車用耐高溫鐵素體不銹鋼合金化機理及關(guān)鍵性能研究”，利用高校研究資源發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研用一體化優(yōu)勢，強化汽車排氣系統(tǒng)專用不銹鋼合金化及腐蝕失效機理研究，對推動我國在該領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)及應(yīng)用發(fā)揮了重要作用。

  鑒于我國汽車排氣用不銹鋼產(chǎn)品的開發(fā)及國產(chǎn)化認證，并在國內(nèi)主要合資主機廠及國際知名零部件公司大批量應(yīng)用，為引導(dǎo)用戶合理、正確地選材，滿足市場需求，促進國產(chǎn)化應(yīng)用，寶鋼于2012年完成起草上海市企業(yè)標準《汽車排氣系統(tǒng)用冷軋鐵素體不銹鋼鋼板及鋼帶》（Q／BQB 4403-2012）。在此基礎(chǔ)上，六方聯(lián)合攻關(guān)組經(jīng)廣泛交流研討后形成了中國汽車工程學(xué)會技術(shù)規(guī)范《汽車用冷軋鐵素體不銹鋼鋼板及鋼帶》。

2015年，在冶金工業(yè)信息標準研究院組織下，寶鋼不銹鋼有限公司、冶金工業(yè)信息標準研究院、寧波寶新不銹鋼有限公司共同主持起草了汽車排氣系統(tǒng)國家標準《汽車排氣系統(tǒng)用冷軋鐵素體不銹鋼鋼板及鋼帶》（GB／T 32796-2016）。該標準的執(zhí)行，為中國汽車排氣系統(tǒng)不銹鋼選材提供了選材依據(jù)，并進一步推進了國產(chǎn)化汽車出口。

  寶鋼汽車排氣系統(tǒng)專用高性能節(jié)鎳超純鐵素體不銹鋼系列產(chǎn)品源于寶鋼汽車團隊的自主設(shè)計開發(fā)，產(chǎn)品性能國內(nèi)領(lǐng)先，達到國際先進水平。以寶鋼汽車排氣系統(tǒng)專用系列不銹鋼為主的系列鐵素體不銹鋼產(chǎn)品開發(fā)及應(yīng)用還獲得“2018年度中國鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)市場開拓獎”。相關(guān)技術(shù)還先后獲得寶鋼集團重大技術(shù)創(chuàng)新成果一等獎、冶金科學(xué)技術(shù)獎二等獎、中國優(yōu)秀發(fā)明專利獎、第26屆上海市發(fā)明專利金獎等。開發(fā)的系列汽車專用不銹鋼累計受理發(fā)明專利超過20項，50％以上獲得授權(quán)，其中B436L不銹鋼還獲得了2014年中國專利優(yōu)秀獎。發(fā)表包括SCI論文、國際會議論文等幾十篇。寶鋼成為國內(nèi)第一家覆蓋三大日系、寶馬及大眾等歐系、通用等美系汽車和自主品牌供應(yīng)商，市場占有率最高時期達到45％，年銷量達到18萬噸，年效益超過4億元。寶鋼汽車排氣系統(tǒng)用不銹鋼的國產(chǎn)化積極支撐了國內(nèi)汽車行業(yè)的快速發(fā)展，同時，寶鋼系列產(chǎn)品替代進口也為汽車主機廠降低了材料成本，為國家節(jié)省了大量的外匯，實現(xiàn)了企業(yè)、行業(yè)、社會的多贏。同時，汽車專用超純鐵素體不銹鋼的開發(fā)及市場化推廣也為其他超純鐵素體不銹鋼產(chǎn)品的開發(fā)及應(yīng)用提供了可借鑒的技術(shù)，推動了中國超純鐵素體不銹鋼在建筑、家電、制品等行業(yè)的快速推廣應(yīng)用。

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