根據(jù)1978年對排氣的規(guī)定，因?yàn)镹O.也被加以限制，所以代替熱反應(yīng)器，采用了催化轉(zhuǎn)爐這種排氣凈化裝置。催化轉(zhuǎn)爐是把排氣中的HC、一氧化碳以及二氧化氮都凈化的裝置；在對二氧化氮限制之前，使用的是只為了除去HC、一氧化碳的氧化催化轉(zhuǎn)爐，因?yàn)樯崞髦胁康臏囟雀哌_(dá)700~800℃,所以催化容器主要使用的是304不銹鋼;但之后成為了二氧化氮也可以凈化的三元催化，容器（轉(zhuǎn)爐殼）材料主要使用的是13Cr系鐵素體不銹鋼，所以其成形性、焊接性有所提高，開發(fā)了把SUS410S或 SUH409的碳含量降低的SUS410L 和SUH409L,這些被用于制造排氣系統(tǒng)的催化容器。
作為催化轉(zhuǎn)爐的催化載流子，專門使用的是陶瓷制Monolith,但隨著引擎性能的提高，要求使用排氣抵抗小、抵抗熱沖擊性能強(qiáng)的Monolith,所以耐氧化性好的Fe-Cr-Al成為了候補(bǔ)材料。金屬制Monolith,起初是在原西德用于高性能汽車前觸媒轉(zhuǎn)換器之中，材料使用的是20Cr-5A1鋼。在日本國內(nèi)，F(xiàn)e-Cr-Al作為電熱合金，很久以來被用于制造線材，如前所述，在日本開始對汽車排氣行限制時(shí)，F(xiàn)e-Cr-Al也受到了一定的注目。但因?yàn)闅W洲采用的是20Cr-5A1鋼，所以在日本也對該鋼在低于1200℃的高溫下的反復(fù)氧化抵抗性能進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果得出性能的確有所提高。因此開發(fā)研制了耐氧化性能較好的20Cr-5A1鋼的50μm厚的箔材，制作了使用其的催化載流子。在日本1988年初次作為主催化轉(zhuǎn)爐，用于日產(chǎn)汽車的三元催化，之后在其他小汽車中也得到了廣泛應(yīng)用。此外，因?yàn)樘沾芍芃onolith振動(dòng)性能好，在對摩托車的排氣進(jìn)行嚴(yán)格限制的中國臺灣也大量采用了20Cr-5Al鋼制的催化載流子；其后隨著日本國內(nèi)對摩托車的排氣也進(jìn)行了嚴(yán)格限制，同樣也采用了20Cr-5Al鋼制的催化載流子。
所采用的20Cr-5A1鋼，因?yàn)榇呋d流子使用的是50μm厚的箔材，體積對表面積的比率很大，因此鋁的消耗速度快，導(dǎo)致使用過程中鋁枯竭、氧化抵抗能力急劇惡化；因?yàn)樵阡撝刑砑幽軌蛱岣吒邷匮趸挚鼓芰Φ奈⒘肯⊥令愒兀Ч浅Ｃ黠@，所以在進(jìn)行材料的開發(fā)時(shí)，對在箔材中添加微量稀土類元素的效果展開了再次討論。
首先，大村等（1990年）認(rèn)為：由于稀土類元素（作為稀土金屬合金添加）的作用，20Cr-5Al鋼表面生成的Al2O3保護(hù)膜會(huì)變得細(xì)致，針對剝離的阻力也會(huì)增大；但是，如果添加過多阻力反而會(huì)再次降低，所以如圖6.4所示，稀土類元素添加量在0.07%～0.09%是最合適。不過一般認(rèn)為：稀土類元素的過量之所以會(huì)引起劣化，是由于這些元素在Al2O3保護(hù)膜當(dāng)中形成了龐大的氧化物。另外，石井等（1992年）通過連續(xù)實(shí)驗(yàn)研究了稀土類元素中的鑭（0.04%~0.09%)以及鈰（0.04%~0.06%)各自不同的影響，結(jié)果表明：鈰沒有什么效果，鑭能夠抑制Al2O3保護(hù)膜的形成，延緩剝離的發(fā)生。圖6.5表明了Ce、La以及釹的添加對于Fe-20Cr-5A1鋼當(dāng)中50 μm箔的抗氧化性能的影響，從中可以看出：鑭的效果特別明顯。根據(jù)這一結(jié)果，添加0.07%~0.09%稀土金屬合金或者鑭開發(fā)出了新型20Cr-5Al鋼，作為汽車的催化載流子用不銹箔材料。這類鋼在制造階段存在著韌性問題，為了改善這一問題，需要盡量減少C、N,同時(shí)要添加0.1%以下的鈦，此外還要注意合適的熱軋條件。另外從圖中還可以看出，添加微量的鈦具有抑制AIN夾雜物的作用。
平松等人（1995年）研究了鈦（0.1%)和Ti+La(各0.1%)的添加對20Cr-5A1鋼在1373K以及1423K的氧化產(chǎn)生的影響，結(jié)果驗(yàn)證了Ti、La的復(fù)合添加對于剝離具有顯著的效果，并且石井等（1996年）［37]還通過重復(fù)氧化實(shí)驗(yàn)來檢測各種稀土類元素（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Y)、La和活性化元素（Ti、Zr、Hf)的復(fù)合添加產(chǎn)生的影響，結(jié)果表明：鑭和鋯或者與鉿的復(fù)合添加對于氧化膜的耐剝離性具有非常顯著的影響。推測一下添加元素的效果原理，可能是由于稀土類元素或活性化元素加大了Al2O3的保護(hù)膜和金屬區(qū)域界限的濃度，從而抑制了氧氣的晶界擴(kuò)散，降低了氧化的速度。
