Стали для выхлопных систем

Выхлопная система является одним из наиболее нагруженных узлов автомобиля. В процессе эксплуатации она одновременно подвергается воздействию высоких температур, влаги и агрессивных химических веществ. Какие марки стали лучше всего подходят для изготовления выхлопных систем с практической и экономической точек зрения?

Коррозия выхлопной системы

Выхлопные системы подвержены двум видам коррозии:

• внешней коррозии, причиной которой является вода, разбрызгиваемая с поверхности дороги, а особенно соли, применяемые для обработки дорожного покрытия;
• внутренней коррозии, причиной которой является конденсат, образующийся из выхлопных газов в холодной части выхлопной системы.

Кроме того, элементы выхлопной системы соединяются сваркой, что может подвергать нержавеющие стали риску межкристаллитной коррозии.

Выхлопная система из нелегированной стали

Традиционная нелегированная сталь является самым дешевым вариантом, однако обладает и наименьшей коррозионной стойкостью. Выхлопная система, изготовленная из такой стали, обычно требует замены уже через 18 месяцев, тогда как ожидаемый срок службы двигателя и силовой передачи составляет около 10 лет. При современных ценах на сталь и стоимости работ такое решение нельзя считать экономически оправданным.

Выхлопная система из стали с алюминиевым покрытием

Нелегированную сталь можно покрыть слоем алюминия. Этот элемент обладает значительно более высокой коррозионной стойкостью, однако на практике это увеличивает срок службы таких выхлопных систем лишь примерно до 30 месяцев. Это обусловлено тяжелыми условиями эксплуатации элементов ходовой части автомобиля, особенно выхлопной системы. По сравнению с использованием обычной стали такое решение является более экономически выгодным.

Выхлопная система из коррозионностойкой стали 

Химический состав стали 1.4512 (широко известной как сталь 409) составляет приблизительно: 0,02% C; 0,6% Si; 0,3% Mn; 11,4% Cr; 0,4% Ti. Хром значительно повышает стойкость к внешней и внутренней коррозии, а титан выполняет роль стабилизатора и обеспечивает формирование ферритной микроструктуры. Благодаря этому материал легче поддается холодной пластической деформации, обладает лучшей свариваемостью и менее подвержен межкристаллитной коррозии.

Срок службы выхлопных систем, изготовленных из этой стали, составляет 4–5 лет, при этом ее стоимость лишь примерно в 1,5 раза выше стоимости обычной непокрытой нелегированной стали, что делает ее применение экономически оправданным выбором.

Альтернативой является сталь 304 / 1.4301 с более высоким содержанием хрома и добавлением никеля в качестве легирующего элемента, но без титана.

Стали для каталитических нейтрализаторов

Для изготовления каталитических нейтрализаторов применяют стали, содержащие 11,5–19% хрома, а также стабилизированные ниобием, цирконием и титаном в различных сочетаниях. Хром обеспечивает коррозионную стойкость, а ниобий, цирконий и титан — элементы с высоким сродством к углероду — предотвращают развитие межкристаллитной коррозии. Титан и цирконий препятствуют возникновению неблагоприятных структурных изменений при сварке, а ниобий повышает ударную вязкость зоны термического влияния и сопротивление ползучести. Примерами сталей с такими характеристиками являются AISI 441, AISI 444.

Библиография

Marek Blicharski, Inżynieria materiałowa STAL, Wydawnictwo WNT, ISBN 978-83-01-18955-6, Warszawa, 2017.