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由于铁素体不锈钢具有较低的热膨胀系数,良好的导热性和抗氧化性等优点,已被用于汽车排气系统。然而,随着尾气排放标准逐渐提高,排气系统的工作温度越来越高,工作环境越来越苛刻。排气歧管作为排气系统中温度最高的部件,其工作温度将会由目前的950°C提高到1050°C以上。此时,研究铁素体不锈钢在实际服役环境中的高温氧化行为对其应用和新型高性能铁素体不锈钢的开发都具有重要意义。本论文以人工合成的汽车尾气或空气来模拟排气歧管等部件的服役环境,并采用循环氧化增重法和SEM、EDS、XRD、Raman等分析方法研究了441、444和F3（在444基础上复合添加0.056 wt.%Ce与0.58 wt.%W的新钢种）三种铁素体不锈钢在合成尾气及空气环境中的氧化行为,阐述了温度,合金元素及氧化气氛对其氧化性能的影响。研究了铁素体不锈钢441在合成尾气环境中9001050°C温度范围内的氧化行为。结果表明,441铁素体不锈钢在尾气环境中的上限服役温度在900°C左右,该温度下形成的氧化膜为双层结构,外层的（Mn,Cr）3O4尖晶石层和内层的Cr2O3层。当氧化温度升到950°C及以上时,会形成瘤状氧化物,瘤状氧化物沿原氧化膜分成两部分,外部主要是铁的氧化物,内部为铁铬氧化物。氧化温度达到1050°C时,瘤状氧化物内部会形成较多空隙。瘤状氧化物的生长导致发生失稳氧化,并使氧化动力学曲线从抛物线规律转变为直线规律。研究了合金元素Mo对铁素体不锈钢在合成尾气环境中氧化性能的影响。1050°C氧化100 h后,含有2 wt.%Mo元素的444不锈钢抗氧化性能优于441不锈钢,析出的Laves相由Fe2Nb转变为（Fe,Si）2（Nb,Mo）,更好地阻碍了金属离子从基体处往外扩散。此外,444不锈钢氧化瘤中还存在未完全失效的氧化铬层,抑制了纯铁氧化物的生长并延缓不锈钢发生失稳氧化。研究了合金元素W和稀土Ce的复合添加对铁素体不锈钢在合成尾气环境中氧化性能的影响。添加0.056 wt.%Ce和0.58 wt.%W使得不锈钢抗氧化性能明显提高,析出的Laves相含有W元素;Ce和W元素的添加改善了氧化膜与基体的黏附性,并促进氧化膜最外层形成了完整致密的锰铬尖晶石层,抑制了不锈钢表面的氧化铬蒸发。研究了合成尾气和空气环境对444和F3不锈钢氧化性能的影响。与空气环境相比,两种不锈钢在1050°C和1100°C尾气环境中的氧化速率更高,这主要是因为Cr的消耗相对较快。空气环境中,444不锈钢发生失稳氧化时氧化膜也出现了大量剥落现象,而合成尾气环境中444不锈钢形成了体积更大的瘤状氧化物。对于F3不锈钢,尾气环境中形成的氧化膜相较于空气中更加平整,厚度有所增加。