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(jì)70年代起，就針對汽車尾氣排放提出了嚴(yán)格的強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)。2013年頒布的歐VI標(biāo)準(zhǔn)，是目前全球最嚴(yán)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(dān)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(jì)特點(diǎn)，因地制宜，階段性實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。2016年4月率先在東部沿海11省主要大城市執(zhí)行更嚴(yán)格“國五”標(biāo)準(zhǔn)。2018年1月始，已在全國范圍內(nèi)執(zhí)行“國五”標(biāo)準(zhǔn)，隨后“國六”標(biāo)準(zhǔn)于2020年實(shí)施，“國六”標(biāo)準(zhǔn)對機(jī)動車尾氣排放提出更高要求，進(jìn)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(jī)，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(jī)到車尾整個底盤，溫度從高達(dá)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(dá)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(yán)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(yán)格的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)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(qiáng)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(jìn)口。為滿足我國汽車工業(yè)發(fā)展和“國五”排放標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度、抗震性和抗熱疲勞性，已逐漸積淀下先進(jìn)技術(shù)和豐富經(jīng)驗，大大縮小了與歐美發(fā)達(dá)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(jī)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(jìn)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(jìn)程相似，我國汽車用不銹鋼的國產(chǎn)化也是始于進(jìn)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(jìn)我國汽車專用超純鐵素體不銹鋼的認(rèn)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(diǎn)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(bǔ)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(qiáng)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(kuò)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(jìn)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(jī)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(jī)廠和國際知名汽車零部件廠開展汽車用不銹鋼的認(rèn)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(tuán)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(jìn)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(tuán)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(jìn)口不銹鋼材獨(dú)占汽車排氣系統(tǒng)領(lǐng)域的神話，努力實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)全工序穩(wěn)定生產(chǎn)制造，與進(jìn)口同類產(chǎn)品對標(biāo)分析，基本達(dá)到了進(jìn)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(rèn)證。

 2008年，寶鋼實(shí)現(xiàn)部分鐵素體不銹鋼在上海通用汽車的認(rèn)證并批量應(yīng)用。在通用汽車認(rèn)證推進(jìn)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(rèn)證工作，經(jīng)過三年時間多批次的認(rèn)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(rèn)證的鋼鐵企業(yè)，實(shí)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(jìn)口同類產(chǎn)品。寶鋼與上汽通用汽車針對寶鋼不銹鋼進(jìn)行了全面的涉及材料及加工的認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)《排氣裝置用不銹鋼》（STMA 029-2011），寶鋼不銹鋼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)納人通用全球供貨標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)和需求特點(diǎn)，圍繞著兩條主線推進(jìn)汽車排氣系統(tǒng)用不銹鋼的國產(chǎn)化進(jìn)程，第一條主線是重點(diǎn)聚焦汽車主機(jī)廠，以項目合作的方式和主機(jī)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(jī)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(jī)廠同步發(fā)展，不斷滿足主機(jī)廠變化的需求。第二條主線則是重點(diǎn)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(jìn)其上游主機(jī)廠的進(jìn)口替代，并借助一級總成廠實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品出口，進(jìn)入海外市場。

 目前，我國汽車排氣系統(tǒng)用不銹鋼已經(jīng)實(shí)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈高效協(xié)同推進(jìn)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(jī)廠、零部件總成廠及高校通過建立聯(lián)合實(shí)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(shí)驗室有“寶鋼-埃貝赫-上海大學(xué)”聯(lián)合實(shí)驗室、“寶鋼-通用-天納克”聯(lián)合實(shí)驗室和“寶鋼-吉利汽車”聯(lián)合實(shí)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(rèn)可。同時，利用寶鋼與科技部的鋼鐵聯(lián)合基金平臺，推進(jìn)寶鋼汽車排氣系統(tǒng)用不銹鋼的失效機(jī)理及合金化機(jī)理研究，分別于2012年及2018年推出兩個鋼鐵聯(lián)合基金重點(diǎn)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(jī)理研究”和“新一代汽車用耐高溫鐵素體不銹鋼合金化機(jī)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(qiáng)化汽車排氣系統(tǒng)專用不銹鋼合金化及腐蝕失效機(jī)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(rèn)證，并在國內(nèi)主要合資主機(jī)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(jìn)國產(chǎn)化應(yīng)用，寶鋼于2012年完成起草上海市企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《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(biāo)準(zhǔn)研究院組織下，寶鋼不銹鋼有限公司、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)《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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)一步推進(jìn)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(tuán)隊的自主設(shè)計開發(fā)，產(chǎn)品性能國內(nèi)領(lǐng)先，達(dá)到國際先進(jìn)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(tuán)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(dá)到45％，年銷量達(dá)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(jìn)口也為汽車主機(jī)廠降低了材料成本，為國家節(jié)省了大量的外匯，實(shí)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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