铁素体不锈钢中w（Cr）一般为12%～30%，它具有比奥氏体不锈钢更好的抗应力腐蚀性能和抗高温氧化性能，但由于C、N元素含量高而导致冲击韧性下降、脆性增加，在应用中受到了很大限制。而超纯铁素体不锈钢通过大大降低C、N元素的含量而使韧性提高，具有良好的耐腐蚀性、耐热性和成形性等特点，并且不含或少含贵重的镍金属，比传统的奥氏体不锈钢价格便宜。目前主要应用于汽车排气系统。
近年来，中国汽车已进入大众消费时代。据专家预计，2020年中国私家汽车拥有量将突破1.3亿辆。与国外相比，我国汽车平均耗油比发达国家高出50%，燃油硫含量偏高，造成汽车排气系统腐蚀、使用寿命短等问题。中国缺乏镍资源，镍价波动大，开发和推广高性能的超纯铁素体不锈钢，具有非常重要的经济价值。
国外汽车用超纯铁素体不锈钢的开发品种
国外超纯铁素体不锈钢生产地集中在日本和韩国。生产厂家以JFE、新日铁住金不锈钢公司、浦项制铁和安赛乐米塔尔等为代表。日本从1970年就开始生产超纯铁素体不锈钢并用于汽车零部件，积累了几十年的经验，能够很好地控制超纯铁素体不锈钢的质量。409系列超纯铁素体不锈钢应用较早，主要钢种有SUS409L、SUS410L等，主要用于汽车排气系统的低温和中温部位零件，如中间管、消音器、尾管、催化转换器等。对于离发动机较近的高温端，如歧管材料，要求高温强度和高温抗氧化性较高，为此开发了430系列超纯铁素体不锈钢， 如SUS430JIL和430LX，并在此基础上添加Mo、Cu、Nb、Ti等元素，以进一步提高其高温性能，如SUS436L、SUS436JIL和SUS444等。
由于排气温度不断提高和质保期延长，作为消音器材料的409系列的耐腐蚀性就表现不足，为此消音器的材料广泛采用了SUS436L等不锈钢。为了兼顾材料良好的高温性能、加工性能和降低成本，以日本的不锈钢生产企业为代表，研制开发了低碳高铌无钼的R429EX钢，其加工性能接近409系列，而高温强度相当于430JIL。在444钢基础上再降低C、S 含量，并添加Nb、Ti、Cu，得到了改进型钢种R444EX与NSSEM3等，与430JIL相比，高温强度、抗氧化性和加工性都进一步提高。
我国汽车用超纯铁素体不锈钢的开发生产现状
我国一些不锈钢企业在最近几年尤其是2008年以来才开始大力推进超纯铁素体不锈钢的开发，目前国内生产超纯铁素体不锈钢的厂家主要是太钢和宝钢。太钢在2000年左右开发出409L超纯铁素体不锈钢，2003年底开始开发436L、444等超纯铁素体不锈钢，通过不断探索，到2009年基本实现了专业、批量生产。目前开发的钢种有409L、436L、444、443、445、446等。宝钢从2007年大力推进超纯铁素体不锈钢系列产品的拓展，目前已批量生产，主要生产的牌号有B443NT、B439M、SUS444、B430LNT等。
据预测，目前我国每年用于汽车制造的不锈钢超过20万吨，其中汽车排气系统冷端用不锈钢409占有相当大的比重，且该类材料大量依赖进口。由于国产燃油中硫含量偏高，在实际使用时经常造成点蚀和晶间腐蚀问题，严重影响使用寿命。为了解决上述问题，尽快实现汽车排气系统用铁素体不锈钢国产化，我国成立了不锈钢攻关组，2009年通过对现有典型排气系统用铁素体不锈钢的全面性能研究和在实际工况下的腐蚀行为研究，自主开发了适合我国现有油品条件下的经济型汽车排气系统消音器用铁素体不锈钢新材料439M，已在一汽新车型A501等车型上使用。
随着尾气排放法规的强化，为适应更高的尾气排放温度，2009年我国成功开发出了汽车排气系统歧管用441（18Cr-0.5Nb-LCN）冷轧板，由于含有较高的Cr，并同时添加Nb和Ti，大大提高了材料的高温性能，特别是热疲劳性能，成功应用于一汽大众、上海大众等汽车排气系统。2010年，太钢开发了超纯铁素体不锈钢429，与441不锈钢相比，具有更为优异的抗氧化性能和加工性能，高温性能接近441，而且成本较低，主要应用于日系汽车排气系统热端的歧管部位。
未来要进一步推动我国超纯铁素体不锈钢应用
超纯铁素体不锈钢由于具有C和N含量低、耐氯化物应力腐蚀性好、加工性能好等优点，是镍钢种的理想选择，在汽车工业上的应用前景广阔。在我国要大力推广应用超纯铁素体不锈钢，主要就是开发和掌握超纯铁素体不锈钢的生产加工关键技术，普及不锈钢先进生产设备。
第一，铁素体不锈钢是铬系不锈钢，具有磁性，超纯化之后比传统的无磁奥氏体不锈钢更耐腐蚀。目前许多用户对超纯铁素体不锈钢并不了解，还是习惯于选择传统的奥氏体不锈钢。因此，今后要加强铁素体不锈钢的宣传，使人们了解其特性和如何选用铁素体不锈钢。
第二，深度脱碳和脱氮，保证超纯化是超纯铁素体不锈钢冶炼技术的核心。近几年来，通过自主开发与创新，太钢已形成了400系铁素体不锈钢的生产工艺技术。以铁水为原料，采用电弧炉+K-OBM脱碳+VOD真空精炼三步法工艺，可大幅度提高钢的纯净度和延长炉衬使用寿命，适合生产超纯铁素体不锈钢。为降低超纯铁素体不锈钢的冶炼成本、提高纯净度，生产中要注意以下两点：一方面应尽可能降低初始C、N含量，另一方面要控制适当的钢水搅拌强度和真空冶炼条件。研发和普及超纯铁素体不锈钢的精炼技术、降低精炼成本、实现超纯铁素体不锈钢的稳定生产，以及通过调整化学成分开发更高性能、更低成本的超纯铁素体不锈钢是今后努力的方向。
第三，在精炼之后的连铸工艺中，晶粒组织的控制也很关键。减少连铸坯的柱状晶、增加等轴晶可以有效减少工件表面起皱现象。在连铸过程中要注意加强电磁搅拌，降低中间包过热度等，还可以施加脉冲电流，从而细化凝固组织。开发合理的连铸工艺可以使铁素体不锈钢铸坯等轴晶比例达40%以上，显著减轻冷板的表面皱折倾向和开裂问题。
第四，超纯铁素体不锈钢对成分要求很高，轧制工艺不合理很容易引起氧化铁皮咬入而造成夹杂，还会导致边部翘皮、山形鳞状折叠、表面划痕，甚至出现微裂纹等表面质量缺陷，使铁素体不锈钢零件的表面质量低于奥氏体不锈钢。因此，轧制工艺选择、设备条件都要控制在最佳状态。轧制工艺要注意以下几点：一、超纯铁素体不锈钢的变形抗力小，材质软，轧制时很容易发生黏辊现象，因此可以选择较低的轧制温度，适当提高超纯铁素体不锈钢的硬度；精轧辊采用高速钢材质，可以减轻热轧高温状态下的黏辊现象，同时提高轧辊的表面精度，并及时检查轧辊表面质量，以确保工件质量。二、为防止加热时钢材表面快速腐蚀，加热炉内可以形成可控气氛，增大气氛中的水蒸气含量和氧分压，使工件表面形成均匀的Fe、Cr 混合氧化物层。三、为防止道次压下量太大在工件表面形成缺陷，在条件允许时可以适当减小中间坯的厚度或者增加轧制道次，从而减小道次压下量，提高工件表面质量。
随着我国超纯铁素体不锈钢精炼技术和加工工艺的不断进步，必然会推动超纯铁素体不锈钢的生产和应用，从而满足我国汽车工业的需求。
信息来源：中国钢铁新闻网（www.csteelnews.com)
