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(qiang)度高(gao)于(yu)34.3 MPa、伸長(chang)大于(yu)10%;
2. 982℃ 的拉伸(shen)強度(du)大于82.32 MPa、伸(shen)長大于10%;
3. 對1093℃反復加熱冷卻的(de)氧(yang)化抵抗能力比(bi)Fe-Cr-A1合金優良(liang)；
4. 能夠充分經(jing)受鉛和硫的腐蝕。
在(zai)美國國內，日本的(de)(de)(de)(de)各個汽車廠家對很多(duo)既存的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體系和鐵(tie)素體系不銹(xiu)鋼(gang)、耐熱鋼(gang)和鎳(nie)合(he)金(jin)(jin)進行試驗，選(xuan)擇適當的(de)(de)(de)(de)材料，其中(zhong)鐵(tie)素體系的(de)(de)(de)(de)Fe-Cr-Al 合(he)金(jin)(jin)（18Cr-1A1、13Cr-3Al、15Cr-4Al等）具有優良的(de)(de)(de)(de)耐氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)性，但局(ju)部(bu)會出(chu)現(xian)激烈的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)現(xian)象，這(zhe)是由空氣中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氮的(de)(de)(de)(de)進人引起的(de)(de)(de)(de)。較好的(de)(de)(de)(de)解決方法是添加稀(xi)土(tu)類元素、Y、Ti等;若鋼(gang)中(zhong)添加過多(duo)鈦(tai)，則耐氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)性明顯下降，所以18Cr-1Al鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)鈦(tai)含量為0.2%最合(he)適,，但是這(zhe)些Cr-Al鐵(tie)素體系不銹(xiu)鋼(gang)因為加工性、焊(han)接性和高溫強度(du)的(de)(de)(de)(de)劣(lie)化(hua)(hua)(hua)，還沒有得到(dao)正式運用(yong)。
鐵(tie)素(su)體系(xi)中滿(man)足(zu)上述條件的(de)鎳合金 Inconel 601,當(dang)初有一部分得(de)(de)到(dao)了(le)適用，但(dan)由于汽車制造廠家(jia)的(de)排氣凈(jing)化系(xi)統(tong)性能的(de)提高和(he)凈(jing)化裝置在設計方(fang)面的(de)改良，使用條件得(de)(de)到(dao)了(le)緩(huan)和(he)，結果采用了(le)具有綜合適用能力(li)的(de)SUS310S不銹鋼。
在試驗各種不銹(xiu)鋼(gang)的過(guo)程當中，其中對1966年開發的耐應(ying)力腐蝕斷裂不銹(xiu)鋼(gang)中硅(gui)含量高(gao)的奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)18Cr-12Ni-3.5Si-1.5Cu，日本國內的汽車制造廠(chang)家給予(yu)了一定評價，耐氧(yang)化(hua)性(xing)(xing)、焊接性(xing)(xing)、加工(gong)性(xing)(xing)、高(gao)溫強度以及成本等(deng)各個方面都很優(you)良，被(bei)用作制造溫控反應(ying)器。圖6.2 表示的是在空氣中反復氧(yang)化(hua)試驗的結果，其中含有3.5% Si的奧氏(shi)(shi)體系不銹(xiu)鋼(gang)具有和SUS310S不銹(xiu)鋼(gang)同等(deng)的性(xing)(xing)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(wai)，對(dui)使用高硅(gui)鋼制作熱反應器容器時(shi)(shi)，可能產生的焊(han)接性、成(cheng)形(xing)性也(ye)進行(xing)了(le)研(yan)究，特(te)別(bie)是如果所含(han)硅(gui)多的話，焊(han)接時(shi)(shi)可能會(hui)出現高溫斷裂，但因為焊(han)接金屬部位生成(cheng)了(le)少量的δ鐵素(su)，所以(yi)焊(han)接性好(hao)，而(er)且冷加工成(cheng)形(xing)性比(bi)SUS310S不銹鋼優(you)良。
