一、前言
彈簧是利用(yòng)金屬材料彈性變形特性(xìng)制造的彈性零(líng)件，在股役過程中(zhōng)主(zhǔ)要作用是減震、複位及傳遞力力矩。由于彈簧用途廣泛，它的蹤迹遍及(jí)國民經(jīng)濟的各個領域，滲入到人們的日常生活。但在(zài)各使用領域中汽車業（包括發動(dòng)機制造業與摩托車(chē)制造(zào)業）是彈簧最(zuì)重要的顧客，目前國内彈簧制造企(qǐ)業銷售收入40%以上來自汽車(chē)相關産(chǎn)業。并且由于汽車(chē)産品涉及到人身安全、環(huán)境保護和(hé)能源消耗，上世紀80年代以後各國(guó)政(zhèng)府紛(fēn)紛通過立法的方式對汽車的(de)安全、排(pái)放、節能指标提出種種要求，這些要求主機廠必然分解落實到各種配套産品。以懸架彈簧為例，80年代至今彈簧使用應力提高近20%，重量(liàng)相應(yīng)減少。氣門彈簧(huáng)普遍地從原來内外彈簧組成的雙彈簧結構轉變為單彈(dàn)簧結構，材料節省30%以上。與此同時主機廠對彈簧的可靠度要求不斷地提高，懸架彈(dàn)簧的疲勞壽命要求從20萬次，最高提到100萬次，并且針對高(gāo)應力條件下容易産生腐蝕疲勞的傾向，提出了鹽霧疲(pí)勞試驗的要求。由于彈簧自身的特點和(hé)加工方式決定(dìng)了它(tā)對材料有非常高的要求(qiú)與強烈的依賴性，材料表面微(wēi)小的缺陷、冶金(jīn)過程中産生的夾雜(zá)都(dōu)會對彈(dàn)簧造成(chéng)緻命的損害。另一方面為了節省空間(jiān)或者(zhě)出于舒适性考慮，彈原材料的形狀也出(chū)現了種種(zhǒng)變化，如卵形(xíng)和橢圓形(xíng)截面材(cái)料廣泛地用于氣門彈簧的制造。變截面材料（一端(duān)或兩端）用于懸架彈簧生産等等。90年代以後為了适應彈簧高應力、輕量化帶來的新問題，國外一些彈簧生産企業與材料生産企業聯手(shǒu)開發了一(yī)批适用于高應力、耐腐蝕、超純淨的新材料。相比之下，在我(wǒ)國鋼産(chǎn)量世界第(dì)一的地位很不匹配。本文從市場與彈簧生産、技術發展趨勢兩方面表達了中國彈簧制造(zào)業對彈(dàn)簧鋼材料生産的期望。
二、2004年中國汽車行業對配套需(xū)求量預測
根據最新統計數據，2004年上半年國内累計生(shēng)産汽車261.71萬輛，同比增長27.1%，累計(jì)銷售汽車255.36萬輛，同比增長24.15%。其中轎車生産量為122.87萬輛，比去年同期增長32.6%，銷售量112.4萬(wàn)輛，比去年同(tóng)期增長28.3%。雖(suī)然從2004年5月份(fèn)起汽車(chē)銷量增幅趨緩，但絕對(duì)數(shù)比2003年仍有較大(dà)的增加。按照目前市場走勢，2004年國内汽車總(zǒng)産量将接近500萬輛(liàng)，轎車産量在240萬(wàn)輛左右。摩(mó)托車銷售由于(yú)受到種種限(xiàn)制與2003年相比不會有很大增量，仍将維(wéi)持在1300萬輛左右。其餘用于裝(zhuāng)備工程機械和農用車的柴油機生産雖然受宏觀調控(kòng)的影響，但(dàn)平(píng)均增長率仍可(kě)維持較高水平。按照市場(chǎng)預測，2004年用于汽車及相關行(háng)業配套(tào)彈簧總量在10萬噸以上(shàng)，主要産品與彈簧(huáng)鋼絲用量(liàng)預(yù)測見表一。
表一：2004年汽車及相關産業彈簧需求量預測
産品種類(lèi)需求量（萬件(jiàn)）鋼絲牌号規(guī)格範圍（mm）鋼絲用量(liàng)（噸(dūn)）
懸架彈簧130055CrSi/60Si2MnA
SAE9254/SRS60
9-1530000
穩定杆26055Cr314-3018000
氣門彈簧1500050CrVA/55CrSi
SW0SC-V
2-510000
摩托(tuō)車減震彈簧500066CrSi/60Si2MnA
碳素(sù)彈簧鋼絲
3.5-6.520000
離合器彈簧800055CrSi/SW0SC-V3-54000
油泵/亦(yì)速箱彈簧800050CrVA/55CrSi
碳素彈簧鋼絲
2-54000
其它-15000
合計101000
三、汽(qì)車配(pèi)套用彈簧鋼(gāng)絲(sī)供應情況
國内汽車配套彈簧生(shēng)産所用鋼絲來自國(guó)内和國外進(jìn)口兩方面。大緻情況是國内鋼絲主(zhǔ)要用于制造不太重要或者技術能級比(bǐ)較(jiào)低的産品，要求較高的産品以進(jìn)口鋼絲為主。高應力懸架彈簧和(hé)合(hé)資品牌的發動機氣門彈簧幾乎全部用進口(kǒu)鋼絲(sī)生産，微型轎車懸架彈簧、面包車前懸架彈簧、一些柴油機氣門彈簧出于成本考慮使用國産鋼絲生(shēng)産。雖然進口鋼絲價(jià)格(gé)高于國産鋼絲，但(dàn)質(zhì)量水平差距明顯，并且合資品牌的汽車配套彈簧在圖紙上往(wǎng)往已經規定好必須使用它們批準供(gòng)應商的(de)原材料，客(kè)觀上也給它們進入中國市(shì)場創造了有利條(tiáo)件。
1.國内彈簧鋼絲主要供應(yīng)商：
國内從事彈簧鋼盤條生産最著名的當數寶鋼集(jí)團，寶鋼本部和五鋼公司都能從事彈簧鋼盤條的(de)生産(chǎn)，牌号碳素鋼絲(sī)主要有SWRH72A、72B、82A、82B等，合金彈簧鋼絲主要有60Si2MnA、55CrSi等(děng)牌号。從事彈簧鋼棒料生産企業衆多，如寶鋼集團五鋼公司、無錫鋼廠、興澄鋼廠、大連鋼廠、長城鋼廠等等，牌(pái)号以60Si2MnA和60Si2CrA為主(zhǔ)。能夠生産彈簧鋼絲制品的企業遍(biàn)布各地，多數是小型(xíng)拉絲廠(chǎng)，除生産(chǎn)彈簧鋼絲外也(yě)生産(chǎn)其它牌号鋼絲，質量水平參差不齊，産(chǎn)品原料主要來自寶鋼，部分從國外進口，盤條供應商有日本住友金(jīn)屬、神戶制鋼和韓國浦(pǔ)項鋼鐵。表二(èr)是國内為汽車彈簧提供(gòng)鋼絲制品的主要供應商。
表二：國内汽車彈簧用鋼絲主要供應商
企業名稱主要(yào)産品鋼絲牌号企(qǐ)業所在地
寶鋼集(jí)團二鋼公司懸架彈簧鋼(gāng)絲（ITW）
閥門彈簧鋼絲
碳素彈簧鋼絲
55CrSi/60Si2MnA
55CrSi/50CrVA
C組、D組
上海
鄭州(zhōu)金屬制(zhì)品所懸架彈簧鋼絲（油淬(cuì)火）
閥門彈簧鋼絲（油(yóu)淬火）
碳素彈(dàn)簧(huáng)鋼絲
55CrSi/60Si2MnA
50CrVA/55CrSi
C組、D組
鄭州
天(tiān)津(jīn)棣華特殊鋼公司懸架彈簧鋼絲（ITW）55CrSi/60Si2MnA天津
首鋼(gāng)特鋼公司閥門彈簧鋼絲（油淬火）
碳素彈簧鋼絲
50CrVA/55CrSi
C組、D組
北京
三聯金(jīn)屬制品公司碳素彈簧鋼絲C組、D組(zǔ)上海
江西新華金屬(shǔ)制品公司鋼絲廠碳素彈簧鋼(gāng)絲C組、D組江西新(xīn)餘
東吳金屬材料公(gōng)司懸架彈簧鋼絲（ITW）60Si2MnA南京
諸暨市海納特鋼公司懸架(jià)彈簧鋼絲（ITW）60Si2MnA浙江諸暨(jì)
2.進口彈簧鋼絲供應商：進口彈簧鋼絲主要用于高要求懸架彈簧(huáng)、氣門(mén)彈簧和離合器(qì)彈簧生産。供應商來(lái)自瑞典、日本、德國、韓國、法國、澳大利亞等國，見表三。
表三：進口汽車彈簧鋼絲供應商
國别材料供應商進口鋼絲品種
日本熱煉公司
杉田公司
住友金屬(shǔ)
神戶制鋼
鈴木公司
懸架彈簧鋼絲（ITW）
懸(xuán)架彈簧(huáng)鋼絲（油淬(cuì)火）
閥門用彈簧(huáng)鋼絲（油(yóu)淬火）、鋼絲盤條
鋼絲盤條
閥門用(yòng)彈(dàn)簧鋼絲（油淬火）
韓(hán)國Kiss Wire
三和鋼棒
閥門用彈簧鋼絲（油淬(cuì)火）
懸架(jià)彈簧鋼(gāng)絲（ITW）
德國撒(sā)斯特公司表面剝(bāo)皮彈簧鋼棒（等截面、異形截(jié)面、退火态）
瑞典Garphyttan公(gōng)司閥門用彈簧鋼(gāng)絲（油淬火）
法國歐雷法公司表面剝皮(pí)彈(dàn)簧鋼(gāng)棒（等截面、異形(xíng)截面、退火(huǒ)态）
澳大利亞BHP公司退火彈簧鋼(gāng)棒（穩(wěn)定杆用）
四、國内汽車及相關産品彈(dàn)簧制造商
國内從事(shì)汽車及相關産(chǎn)品彈簧制造商為數衆多，相當一部(bù)分生産規模小(xiǎo)，技術能級低，生産效(xiào)率不高，但也有一部分企業技術能(néng)級和裝備水平較高(gāo)，在市場上有相當競争力，表四(sì)是彈(dàn)簧行業中生産上具有特色，産品(pǐn)有一定競争力的(de)企業。
企業名(míng)稱主要産品企業性質(zhì)所在地主要顧客
上汽股份中國彈(dàn)簧廠懸架彈簧股份制上(shàng)市公司上(shàng)海上海大衆、上海通用、一汽大衆、神(shén)龍等
上海中旭彈簧公司氣門(mén)彈簧中德合資上海上海大衆、上海通用、一汽大衆等
上海中星懸架(jià)件公司(sī)穩定杆中日合資上海上海大衆、上海通用、廣州本田等
廣州華德汽車彈簧公司懸架彈簧(huáng)
氣門彈簧
摩托車減震彈簧
中、港(gǎng)、馬合資廣州廣州本田(tián)等
摩托車、柴油機配套市場
五羊本田等
日正彈簧公司懸架彈簧(huáng)
穩定(dìng)杆
日台合資廣州廣州本田
廣州本田
遼陽克索汽(qì)車彈簧公司懸(xuán)架(jià)彈(dàn)簧
穩(wěn)定杆
中、德、意合資遼(liáo)陽一(yī)氣、一汽大衆
一氣、一汽大衆
上海歐雷法汽車彈簧公司懸架彈簧、扭杆中法(fǎ)合資上海神龍
天發彈簧公司(sī)懸架彈簧中日合資天(tiān)津天津(jīn)一汽
常州銘錦彈簧(huáng)公司摩托車減震彈(dàn)簧民營常州江蘇(sū)、浙(zhè)江摩托車配套市場
興發彈簧公司離合(hé)器彈(dàn)簧民(mín)營浙江
富陽
摩(mó)托(tuō)車、汽車配套市場
三A彈簧公司懸架(jià)彈簧民營浙江
諸(zhū)暨
微型轎(jiào)車、面包車市場
維修件
京濱彈簧公司氣門彈簧中日合資長春一(yī)汽、柴油(yóu)機配套市場
山東聯美汽車(chē)彈簧公司懸架彈簧
氣門彈簧
中美合(hé)資山東
淄博
微型轎車、面包車市(shì)場
摩托車、柴油機配套市場
威(wēi)孚集團無錫彈簧廠(chǎng)油泵(bèng)彈簧股份制上市公司無錫油泵配套市場
無錫澤根彈簧公司油泵彈簧中日合(hé)資無錫油泵配套市場
北(běi)京彈簧廠氣門彈簧集體北(běi)京發動機配套市場
杭州彈簧廠氣門彈簧民營杭州柴(chái)油機配套市(shì)場
五、汽車彈簧代表性産(chǎn)品技術發展(zhǎn)趨勢和原材(cái)料之間關系
在所有汽車彈簧中懸架彈簧和氣門彈簧是最具有代表性的(de)産品，前者作為轎車減震(zhèn)系統的重要零(líng)件在轎車行駛過程中随着路況變化一直(zhí)處于(yú)動載荷狀态(tài)，懸架(jià)彈簧不僅涉及到乘員的舒(shū)适性(xìng)還涉及到車輛的操控性與安全性，它的性能是疲勞壽命特(tè)别受到主機廠的關注。氣門彈簧長時期在惡劣(liè)的工況下工作，需要在高溫、高頻率(lǜ)下長時(shí)期服役不失效，氣門彈簧失效不僅表(biǎo)現(xiàn)為(wéi)發(fā)動機驅動力下降，并且可能(néng)損壞發動機，因此曆來被(bèi)認為是發動機的心髒零件。這兩種(zhǒng)彈簧的技(jì)術發展趨勢，在汽車彈簧中十分具有代表性(xìng)。
1.懸架彈簧的技(jì)術發展趨勢
1.1原材料：從70年代末到目前25年間，懸架彈簧原材料(liào)主流鋼種(zhǒng)經曆了Cr-V、Si-Mn、Cr-Mn鋼（代表鋼SUP10、SUP7、SUP6）到Si-Cr鋼（代表鋼種SUP12、SRS60）再到新一代材料(liào)（代表鋼種UHS1900、UHS2000）的發展曆程。日本熱(rè)煉公司在80年代發明(míng)了感(gǎn)應加熱方(fāng)法生産懸架彈簧鋼絲，使(shǐ)Si-Cr鋼在抗拉強度達到2000MPa的條件下仍具有(yǒu)良好的塑性(xìng)。90年(nián)代以後懸架彈簧普遍是高應力、輕(qīng)量化設計，扭轉應力達到1100MPa以上甚至達到1200MPa。SUP12（SAE9254）雖然仍得到(dào)普遍使用，但(dàn)已超過極限，必須借助彈簧制造過程中的應力強化手段(duàn)——噴丸，方始勉強使用，它的改進型SAE9254+V（SUP12+V）和(hé)SRS60（神戶制鋼牌号(hào)）性(xìng)能雖比(bǐ)SAE9254有所提高，但一當懸架彈簧(huáng)扭(niǔ)轉應力接近或超過1200MPa時，其缺口敏感性和耐文化館疲勞性能也顯得難以滿足。面對日益升高的設計應力，日(rì)本開展了新鋼種研發，三菱制鋼(gāng)推出了HDS12和HDS13，日本(běn)NHK、大同制鋼、神戶制(zhì)鋼聯手開發了UHS1900和UHS2000新鋼種，分别适用于制造扭轉(zhuǎn)應力達到1200MPa和1300MPa懸架彈(dàn)簧(huáng)。和以往鋼種不同(tóng)的是UHS1900和UHS2000突(tū)破了以往的理念，将含(hán)碳(tàn)量降到0.4%左右，并且加入Ni、Mo、Nb、V等元素(sù)，對材料綜合強化，使材料在高強度（硬度）下仍然保持高的K1c值，特别是加入Ni的(de)結果使材料的耐文(wén)化館疲勞能(néng)力(lì)大為提高。
1.2為了使汽車(chē)特(tè)别是小型車有更大的乘坐空間，要求彈簧所占空間(jiān)減小，有些車型（如賽歐、帕薩(sà)特）将懸架彈簧設計成彈簧變外徑(jìng)，材料變截面，目前這(zhè)類材(cái)料必須從國外進口，國内(nèi)不能生産。
1.3彈簧使用(yòng)應力不斷提升(shēng)的同時對彈簧可靠要求同步(bù)提升，疲(pí)勞(láo)壽命的要求最高為(wéi)100萬次(cì)，有些還(hái)需通過50萬次鹽霧(wù)疲勞，高(gāo)應力、高疲勞要求的結果必然對彈簧原材(cái)料提出更嚴的要求(qiú)，高應力彈簧原材料(liào)表面脫碳(tàn)和缺陷受到嚴格限止，夾雜物和有害元素含量必須達到控制範圍。
1.4感應加熱材料在高硬度（HRC54-55）仍保持良好的塑性（Ψ＞35%）彈簧冷卷成形後隻需要消除應(yīng)力即可，使彈簧加工工藝簡化(huà)，熱處理風險減小，因此(cǐ)用冷卷方式生産(chǎn)懸架彈簧越來越(yuè)受到生産者的歡(huān)迎，特别在(zài)90年代後期(qī)出現合力偏心的S型懸架彈(dàn)簧隻能使用冷卷成形。
1.5面對高應(yīng)力的挑戰，新的強化(huà)工藝如多次噴丸、熱噴丸、應力噴丸已付(fù)之實(shí)踐。
1.6腐蝕疲勞成為高應力彈簧需要重點關注(zhù)的問題，目前解決方案從兩方(fāng)面着手(shǒu)，一是研制耐腐蝕(shí)疲勞的新材料，如前面提到的UHS1900和UHS2000。二是研發具有更好的耐腐蝕和耐沖擊的(de)塗層(céng)材料和相應的塗裝工(gōng)藝。
2.氣門彈簧的技術發展趨勢
2.1氣門彈簧結構從傳統(tǒng)的内外彈簧雙(shuāng)彈簧結構(gòu)改變成單彈(dàn)簧結構。
2.2氣門彈簧(huáng)材(cái)料從傳統的圓形發展(zhǎn)為(wéi)卵形及(jí)橢圓形，相比(bǐ)之(zhī)下後兩種形狀材料(liào)比圓形材料應力分布更合理并且有利于(yú)減小(xiǎo)發(fā)動機高度。
2.3與懸架彈(dàn)簧相(xiàng)類似，氣門彈簧材料的主流鋼(gāng)種從50CrVA發展(zhǎn)到55CrSi（相近進口牌号SW0SC-V、OTEVA70），氣門彈(dàn)簧所用材(cái)料抗拉強度σb已經達到2000MPa，最近Garphyttan公司推出強度更高的OTEVA90，σb達到2100MPa。該材(cái)料在(zài)Si-Cr鋼的基礎上(shàng)添加Ni元素，使材料強韌(rèn)性明顯提高。
2.4氣門彈簧材料鋼純度向超(chāo)純淨鋼的發展，表面缺陷(xiàn)、夾雜物嚴格限制。材料表面經(jīng)過剝皮和兩次渦流探傷，不能(néng)有全脫碳(tàn)。有害元素S、P需要控制之外，O、N、H、Al、Cu元素含量也屬(shǔ)于控制之列，如大衆公司規(guī)定氣門彈簧材料的O含量不能超過30ppm。四種類型(xíng)的氧化物、硫化物夾雜必須(xū)達到零級。
2.5為了獲得更高的壓應力Garphyttan公(gōng)司(sī)推薦對OTEVA90材料卷成彈簧之後進(jìn)行氮化處理和超高硬度（HV825-850）丸粒噴丸。
六、國内外彈簧鋼絲差距(jù)
從彈簧鋼絲使用者的角度出發，國内彈簧鋼(gāng)絲與國外同類産品相比還有較大的差距。
1.鋼絲原材料質量寶鋼是國内的領先企業，但和(hé)著名的神戶制(zhì)鋼相比(bǐ)，在大方坯技術、夾雜物無害化處理、通盤材料的均勻性等方面(miàn)尚有差距。
2.鋼絲制品國外企業已經使用的剝皮(pí)和(hé)渦流探傷技術，國内大部分鋼絲生産企業沒有相(xiàng)應的裝備，或者檢測技術不過關。
3.在機械(xiè)性能方面，國産鋼(gāng)絲同批材料，甚至同一盤材料強度範圍波動很大，造成彈簧生産時外徑、自由長度(dù)和收(shōu)縮量難以控制。進口鋼絲機械(xiè)性能的穩定性明顯優于國産鋼絲。如Garphttan公司生産的(de)閥門鋼絲材(cái)料強度波動能夠控制(zhì)在100MPa以(yǐ)内，國(guó)内企業似乎無一家能做到。
4.對(duì)彈(dàn)簧(huáng)疲勞壽命影響最大的表面(miàn)缺(quē)陷、脫碳兩項指标難以達(dá)到國外同類産品水(shuǐ)平。
5.生産懸架彈簧的變截面材料，生産氣門彈簧的卵形截面材料(liào)國内企業沒有(yǒu)能力生産(chǎn)，隻能把市場拱手讓出。
6.新(xīn)鋼種開發是國内企業最薄弱(ruò)的環節，迄今對于新懸架(jià)彈簧材料(liào)和超純淨氣門彈簧材料開發尚處于空白，并且近期也沒有開發設想。
七、結束語(yǔ)
彈簧鋼絲是彈簧的主(zhǔ)要原料，其質量好壞主要程度上決定了最終産品的質量。中(zhōng)國汽車工業超常規發展不僅給彈簧制造業提供(gòng)難得的發(fā)展機遇(yù)，也對彈簧(huáng)原材料生産了市場拉動力。彈簧技術發展必然會(huì)對它(tā)們原材料提高越(yuè)來越高的(de)要求，彈簧行業企盼國内金屬制品(pǐn)業(yè)與時俱進，為彈簧生産提出更(gèng)多的質優(yōu)價廉材料。
