消声器用不锈钢的冷凝液腐蚀行为研究

为了满足日益严格的汽车尾气排放标准以及消费者对产品质量和美观的要求，汽车排气系统用材正向轻量化、长寿命、耐高温氧化和耐腐蚀的方向发展，这对排气系统用钢的服役性能提出了更高的要求。汽车排气系统一般包括岐管、前管、催化转换器、消声器和尾管等，其中，消声器由于结构较为复杂，其服役环境具有较强的腐蚀性，是汽车排气系统中较易发生腐蚀失效的部件之一。

在汽车发动和停止使用过程中，消声器内废气温度较低，废气中水分易冷凝而形成含有NH4+、SO42-、Cl-、NO3-和有机酸等组分的电解质溶液，使消声器发生冷凝液腐蚀。当汽车长距离行驶时，消声器等部件内热废气持续时间较长，温度可高达约400℃，对各不锈钢部件产生持续的热氧化作用，同时冷凝液不易累积且作用时间较短。在汽车反复开/停过程中，冷凝液会逐渐酸化，腐蚀性组分会不断浓缩，使得消声器内部形成较为恶劣的腐蚀环境。通常认为，废气热氧化与冷凝液腐蚀的循环作用是导致消声器等部件穿孔或溃烂失效的主要原因。在汽车短距离行驶或频繁开/停状态下这些作用最为强烈，受到重点关注。

目前，汽车消声器用钢主要有409、439和436等铁素体系列不锈钢，由于这些钢中合金元素的种类和含量不一样，它们的抗氧化能力和耐腐蚀性能会有较大差异。为了认识消声器用不锈钢在汽车长距离行驶中的服役性能，上海大学材料研究所的研究者们采用扫描电镜、X射线衍射仪、电化学阻抗谱等技术，研究了5种常用铁素体不锈钢（409、429、439、436和441）在氧化-冷凝液浸泡循环作用下的腐蚀行为。研究结果如下：

（1）氧化-冷凝液浸泡循环过程中，5种不锈钢的腐蚀状态及电化学特征存在一定差异。409不锈钢表面难以形成保护性良好的覆盖膜层，腐蚀电位最低且电荷转移电阻最小。429与439不锈钢以及441与436不锈钢含Mo而具有相对更高的电荷转移电阻。

（2）5种不锈钢表面氧化/腐蚀产物膜均主要由Cr2O3和Fe2O3组成，钢中合金元素Cr以及Si和Mo对膜层在冷凝液中的电阻具有较大影响。

（3）5种不锈钢在循环实验过程中均会发生局部腐蚀，腐蚀深度最大的为409不锈钢，439与441不锈钢的腐蚀深度相近，429与436不锈钢的腐蚀深度也接近，最低为436不锈钢，钢中合金元素Cr与Mo对冷凝液腐蚀深度的影响最为显著。但是，5种不锈钢在汽车长距离行驶的模拟实验条件下均表现出良好的耐蚀性。