一、前言
彈簧是利用金(jīn)屬材料彈性變形特性制造的彈(dàn)性零(líng)件，在股役過(guò)程中(zhōng)主要作用是(shì)減震(zhèn)、複位及傳遞力力(lì)矩。由于彈簧用途廣(guǎng)泛，它的蹤迹遍及國民經濟的各個領域(yù)，滲入到人們的日常(cháng)生活。但(dàn)在各使用領(lǐng)域中汽車業（包括發(fā)動(dòng)機制造業與摩托(tuō)車制造業）是彈簧(huáng)最重要的顧(gù)客，目(mù)前國内彈簧制造企業銷(xiāo)售收入40%以上來(lái)自汽(qì)車相關産業。并(bìng)且由(yóu)于汽車産品涉及到人身(shēn)安全(quán)、環境保護和能源消耗，上世紀80年代以後各國(guó)政府紛紛通過立(lì)法的方(fāng)式對汽車(chē)的安全、排(pái)放、節能指标提出種種要求，這(zhè)些要求主機(jī)廠必然分解落實到各種配套産品。以懸架彈簧為例(lì)，80年代至今彈簧使用應力提高近20%，重量相應減少。氣門彈簧普遍(biàn)地從原來内外彈簧組(zǔ)成的雙彈簧結構轉(zhuǎn)變為單彈簧結構，材料節省30%以上。與此同(tóng)時主機廠對彈簧的可靠度要求不斷地(dì)提高，懸架彈簧的疲勞壽(shòu)命要求從20萬次，最高提到(dào)100萬次，并且(qiě)針對高應力條件(jiàn)下容易産生腐蝕(shí)疲勞的傾向，提出了鹽霧疲勞試驗的要求。由于彈簧(huáng)自身的特點和加工方式決定了(le)它對材料(liào)有非常高(gāo)的要求與強烈的依賴性，材料表面(miàn)微小的缺陷、冶金過程中産生的夾雜都(dōu)會對彈簧造成(chéng)緻命的損害。另一方面為了節省空間或者出于舒适性考慮，彈原材料的形狀也出現(xiàn)了種種變化，如卵(luǎn)形和橢圓形截面材料廣泛地用于氣門彈簧的(de)制造。變截面材料（一端或(huò)兩端(duān)）用(yòng)于(yú)懸架彈簧生産等等。90年代以後為了适應(yīng)彈簧高應(yīng)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開(kāi)發了一批适用于高(gāo)應力、耐腐蝕、超純淨的新材料。相比之下，在我國鋼産量世界(jiè)第一的地(dì)位很不匹配。本文從市(shì)場與彈(dàn)簧生産、技術(shù)發展趨勢兩方面表達了中國彈簧制造業對(duì)彈簧鋼材料生産的期望。
二、2004年中國汽車行(háng)業對配套(tào)需求量預測
根據最(zuì)新統計數據，2004年上半年國内(nèi)累計生産汽車261.71萬輛，同比增長27.1%，累計銷售汽(qì)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(nián)同期增長32.6%，銷售量112.4萬輛，比去年(nián)同期增長28.3%。雖然(rán)從2004年5月份起汽車銷量增幅趨緩，但絕對數比(bǐ)2003年仍有較大的增加。按照目前市場走勢，2004年國内汽(qì)車總産量将接近500萬(wàn)輛，轎車産量在(zài)240萬輛左右。摩托(tuō)車銷售由于受到種種限制與(yǔ)2003年相比不會有很(hěn)大增量，仍将維持在1300萬輛左右。其餘用于裝備工程機(jī)械和農用車的柴油機生産雖然受(shòu)宏觀調控的影響，但平均(jun1)增長率仍可維持較高水平。按照市場預(yù)測，2004年用于汽車及相關行(háng)業配套彈簧總(zǒng)量在10萬(wàn)噸以上，主要(yào)産品與彈(dàn)簧鋼絲用量預測見表一。
表一：2004年汽車及相關産(chǎn)業彈簧需求量預測
産(chǎn)品種類需求(qiú)量（萬件）鋼絲(sī)牌号(hào)規格範圍（mm）鋼絲用量(liàng)（噸）
懸架彈(dàn)簧130055CrSi/60Si2MnA
SAE9254/SRS60
9-1530000
穩定杆26055Cr314-3018000
氣門彈簧1500050CrVA/55CrSi
SW0SC-V
2-510000
摩托車減震彈簧500066CrSi/60Si2MnA
碳(tàn)素彈簧鋼絲
3.5-6.520000
離合器彈簧800055CrSi/SW0SC-V3-54000
油泵/亦速箱彈簧800050CrVA/55CrSi
碳素彈簧(huáng)鋼(gāng)絲
2-54000
其它-15000
合計101000
三、汽車配套用彈簧鋼絲供應情況(kuàng)
國内(nèi)汽車配套彈簧生(shēng)産所用鋼絲來(lái)自國(guó)内和國外進口(kǒu)兩方面。大緻情(qíng)況是國内鋼絲主(zhǔ)要用于制造(zào)不太重要或者(zhě)技術能級比較低的(de)産品，要求(qiú)較高的産品以進口(kǒu)鋼絲為主(zhǔ)。高應力懸架彈簧和合資品牌的發動機(jī)氣(qì)門(mén)彈簧幾乎(hū)全部用進口鋼(gāng)絲生産，微(wēi)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(shǐ)用國産鋼絲生産。雖然(rán)進口鋼絲價(jià)格高于國産鋼(gāng)絲，但質量水平差距明顯，并且合資品(pǐn)牌的(de)汽車配套彈簧在圖紙上往往已經規定好必須使用它們批準供應商的原材料，客觀上也給它們(men)進入中國市場創造了有利條件。
1.國内彈簧鋼絲主要(yào)供應商：
國内(nèi)從事彈(dàn)簧鋼盤條生産最著名的當數寶鋼集團，寶鋼本部和五鋼公司(sī)都能從事彈(dàn)簧鋼盤條的(de)生産，牌号碳素鋼絲主要有SWRH72A、72B、82A、82B等，合(hé)金彈(dàn)簧鋼絲主要有60Si2MnA、55CrSi等牌号。從事彈(dàn)簧鋼棒料生産企業衆多，如寶鋼集團五鋼公司、無錫鋼(gāng)廠、興澄鋼廠、大(dà)連鋼廠、長城鋼廠等(děng)等，牌号以60Si2MnA和60Si2CrA為主。能夠生産彈簧鋼(gāng)絲制品的企業遍布(bù)各地，多數是小(xiǎo)型拉絲廠，除生産彈簧鋼絲外也生(shēng)産其它牌号鋼絲，質量水平參(cān)差不齊，産(chǎn)品原料主要來自寶鋼，部分從(cóng)國外進口，盤條(tiáo)供應商有日(rì)本住友金屬、神戶制鋼和(hé)韓國浦項鋼鐵。表二是國内為(wéi)汽車彈簧(huáng)提供鋼絲制(zhì)品的主要供應商。
表二：國内汽車彈簧用鋼絲(sī)主要供應商
企業名稱主要産(chǎn)品鋼絲牌号企業所在地
寶鋼集團二鋼公司懸架彈簧鋼絲（ITW）
閥門彈簧鋼絲(sī)
碳素彈簧鋼絲
55CrSi/60Si2MnA
55CrSi/50CrVA
C組、D組
上海(hǎi)
鄭州金屬制品所懸架彈簧鋼絲（油淬火）
閥門彈簧鋼絲（油淬火）
碳素彈簧鋼絲(sī)
55CrSi/60Si2MnA
50CrVA/55CrSi
C組、D組
鄭州(zhōu)
天津棣華特殊鋼公司懸架彈簧鋼絲(sī)（ITW）55CrSi/60Si2MnA天津
首鋼特(tè)鋼(gāng)公司閥門彈簧鋼絲（油(yóu)淬火）
碳素彈(dàn)簧鋼(gāng)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(zǔ)、D組上海
江西新華金屬制品公(gōng)司鋼絲廠(chǎng)碳素彈簧鋼絲C組、D組江西新餘
東吳金屬材料公司懸架彈簧鋼絲（ITW）60Si2MnA南京
諸暨市海(hǎi)納特鋼公司懸架彈簧鋼絲（ITW）60Si2MnA浙江諸暨
2.進口彈簧鋼(gāng)絲供應商：進口彈簧鋼絲主要用于高要求懸架彈簧、氣門彈簧和離合器彈簧生産。供應商(shāng)來自瑞典、日本、德國、韓國、法國、澳大利亞等國，見表三。
表(biǎo)三：進口汽車彈(dàn)簧鋼絲供應商(shāng)
國别材料供應(yīng)商進口鋼絲品種
日本熱煉公司
杉(shān)田公司
住友金屬
神戶制鋼
鈴木公司
懸架彈簧鋼絲（ITW）
懸架彈簧鋼絲（油淬火）
閥門用彈簧鋼絲（油淬(cuì)火）、鋼絲盤條
鋼絲(sī)盤條
閥門用彈簧鋼絲（油淬火(huǒ)）
韓國Kiss Wire
三和鋼棒
閥門用(yòng)彈簧鋼(gāng)絲（油淬火）
懸架(jià)彈簧(huáng)鋼絲（ITW）
德國(guó)撒斯特(tè)公(gōng)司表面剝皮彈簧鋼(gāng)棒（等截面、異形截面(miàn)、退火态）
瑞典Garphyttan公司閥(fá)門用彈簧鋼絲（油淬(cuì)火）
法國(guó)歐(ōu)雷法公司(sī)表面(miàn)剝皮彈簧鋼棒（等截面、異形截面、退火态）
澳大利亞BHP公(gōng)司退火彈簧鋼棒(bàng)（穩定杆用(yòng)）
四、國内汽車及相關産品彈簧制造商
國内從事汽車及相關産品彈簧制造(zào)商為數衆多，相當一部(bù)分生産規模小，技術能級低(dī)，生産效率(lǜ)不高，但也有一部分企業技術(shù)能級和(hé)裝備水(shuǐ)平(píng)較高，在市場(chǎng)上有相當競争力，表四(sì)是彈簧行業中生産上具有特色，産品(pǐn)有一定(dìng)競争力(lì)的企(qǐ)業。
企業名稱主要産品企業性(xìng)質所在地(dì)主要顧(gù)客
上汽股份中國彈簧廠懸架彈簧股份制上市公司上海上海大衆、上海通用、一汽大衆、神龍等
上海中旭彈簧公司氣門(mén)彈(dàn)簧中德合資上海上海大衆、上(shàng)海通(tōng)用、一汽(qì)大衆等
上海中星懸架(jià)件公司穩定杆中日合資上海上海大衆、上海(hǎi)通用、廣州本田等
廣(guǎng)州華德汽(qì)車彈簧公司懸架彈簧
氣門彈簧
摩(mó)托車減震彈簧
中、港、馬合資廣(guǎng)州廣(guǎng)州本田等
摩托車、柴油機配套市場
五羊本田(tián)等
日正(zhèng)彈簧公司懸架彈簧
穩定杆(gǎn)
日台合資廣州廣州本田
廣州本田
遼陽克索汽車彈簧公司懸架彈簧
穩定杆
中、德、意合資遼陽一氣、一汽大衆
一(yī)氣、一汽大衆
上海歐(ōu)雷法汽(qì)車彈簧公司懸架彈簧、扭杆中法合資上(shàng)海神龍
天發彈簧(huáng)公司懸架彈簧中日合資天(tiān)津天津一汽
常(cháng)州銘錦彈簧公司摩托車減震(zhèn)彈簧民營常州江蘇、浙江摩托車配套市場
興(xìng)發彈簧公司離合器彈(dàn)簧民營浙江
富陽
摩托車、汽車配套市場
三(sān)A彈(dàn)簧公司懸架彈簧民營浙(zhè)江
諸暨
微型(xíng)轎車(chē)、面(miàn)包車市場
維修件
京濱彈簧公司氣門彈簧中日合資長春一汽、柴油機(jī)配套市場
山東聯美汽車(chē)彈簧公司懸架彈(dàn)簧
氣門彈簧
中美合資山東(dōng)
淄博
微型轎車、面包車(chē)市場
摩托車、柴油機配套市場(chǎng)
威孚集(jí)團無錫彈(dàn)簧廠油泵彈簧(huáng)股份制上市公司無錫油泵配套市場(chǎng)
無錫澤根(gēn)彈簧公司油泵彈(dàn)簧中日(rì)合資無錫油泵配套市場
北京彈簧廠氣(qì)門彈簧集體(tǐ)北京發動機配套市場
杭州彈簧廠氣門彈簧民營杭州柴油機(jī)配套市場
五、汽車彈簧代表性産品技術發展趨勢和原材料之間關系
在所有汽車彈簧中(zhōng)懸架彈簧(huáng)和氣(qì)門彈簧是最具有代表性的産品(pǐn)，前者作(zuò)為轎車減震系統的重要零件在轎車行駛過程中随着(zhe)路況變化一直處(chù)于動載荷狀态，懸(xuán)架彈簧不僅涉(shè)及到(dào)乘員的舒适性還涉及到車輛的操控性與安(ān)全性，它的性能是疲勞壽命特别受到主機廠的關注。氣門彈簧長時期在惡劣的工況下工作，需要(yào)在高溫、高頻率下長時(shí)期服役不失效，氣門彈(dàn)簧失效不僅表現為(wéi)發動機驅動(dòng)力下降，并且可能損壞發動機，因此(cǐ)曆來(lái)被認為是發動機的心髒零件。這兩(liǎng)種彈簧的技術發展趨勢，在汽(qì)車彈(dàn)簧中十分具有(yǒu)代表性。
1.懸架彈簧的技術發展(zhǎn)趨勢
1.1原材料：從70年代末到目(mù)前25年間，懸架彈簧原材料主流鋼種經曆了Cr-V、Si-Mn、Cr-Mn鋼（代表(biǎo)鋼SUP10、SUP7、SUP6）到Si-Cr鋼（代表(biǎo)鋼(gāng)種(zhǒng)SUP12、SRS60）再到新一代材料（代表鋼種UHS1900、UHS2000）的發展曆程。日本熱煉(liàn)公司在80年代發明了感應加熱(rè)方法生産懸架彈簧鋼絲，使Si-Cr鋼在抗(kàng)拉強度達到2000MPa的條件(jiàn)下仍具有良好(hǎo)的塑性。90年代以後懸架彈(dàn)簧普遍是高應力、輕量化設計，扭轉應力達到1100MPa以上甚至達到1200MPa。SUP12（SAE9254）雖然仍得(dé)到普遍使用，但已(yǐ)超過極限，必須借(jiè)助彈簧制造過程中的應力強化手(shǒu)段——噴丸，方始勉強使用，它的改進型SAE9254+V（SUP12+V）和SRS60（神戶制鋼牌号）性能雖比SAE9254有所提(tí)高，但一當懸架彈簧扭轉(zhuǎn)應力接近(jìn)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(shè)計(jì)應力，日本開展了(le)新鋼種研發，三菱制鋼推出了HDS12和HDS13，日(rì)本NHK、大同制鋼、神(shén)戶制鋼聯手開發了UHS1900和UHS2000新鋼種，分别适用于制造扭(niǔ)轉應力達到1200MPa和1300MPa懸架彈(dàn)簧。和以往鋼種(zhǒng)不同的是UHS1900和UHS2000突破了以(yǐ)往的理念，将含碳量降到0.4%左右，并且加入(rù)Ni、Mo、Nb、V等元素，對材料綜合(hé)強化，使材(cái)料在高強度（硬度）下(xià)仍然保持高的K1c值，特别是加入Ni的結果使(shǐ)材料的(de)耐(nài)文化館疲勞能力(lì)大為提高。
1.2為(wéi)了使汽車(chē)特别是小(xiǎo)型車有更大的乘(chéng)坐空間，要求彈簧(huáng)所占空間減小，有(yǒu)些車型（如賽歐、帕薩特）将懸(xuán)架彈簧設計成彈簧變外(wài)徑，材料變截面(miàn)，目前這類材料必須(xū)從國外(wài)進口，國内不(bú)能生産。
1.3彈簧使用應力不斷提升的同時對彈簧可靠要求同(tóng)步提升(shēng)，疲勞壽命(mìng)的要求(qiú)最高為100萬次，有(yǒu)些還需通過50萬次鹽霧疲勞，高應力、高疲勞要求的結果必然(rán)對彈(dàn)簧原材料提出更嚴的要求，高應力(lì)彈簧原材料表面脫碳和缺陷受到嚴格限止，夾雜物和(hé)有害元素含量必須達(dá)到(dào)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(chéng)形後隻需要消除應力即可，使彈簧加工工(gōng)藝(yì)簡化，熱(rè)處理風險減小，因(yīn)此(cǐ)用冷卷方式生産懸架彈簧越來越受到(dào)生産(chǎn)者的歡迎(yíng)，特别在90年代(dài)後(hòu)期出現合力偏心的S型懸架彈簧隻能使用冷卷成形。
1.5面對高(gāo)應力的挑戰，新的強化工藝如(rú)多次噴丸、熱噴丸、應力噴丸已付之實踐(jiàn)。
1.6腐蝕疲勞成為高應力彈簧需要(yào)重點關注的問題，目前解決(jué)方案從兩(liǎng)方面着手，一是研制耐腐蝕疲(pí)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塗層材料和相應的塗裝工(gōng)藝。
2.氣門彈簧的技(jì)術發展趨勢
2.1氣門彈簧(huáng)結構(gòu)從傳統(tǒng)的内外彈簧雙彈(dàn)簧結構改變成單彈簧結構。
2.2氣(qì)門彈簧材料從傳統的(de)圓(yuán)形發展為卵形(xíng)及橢圓形，相比之下後兩種形狀材料比(bǐ)圓形材料應力分布(bù)更合理并且有利于減小發動機高度。
2.3與懸架彈(dàn)簧相類似，氣(qì)門彈簧材料的主流(liú)鋼種從50CrVA發展到55CrSi（相(xiàng)近進口牌号SW0SC-V、OTEVA70），氣門彈簧所用材料抗拉強(qiáng)度σb已經達到(dào)2000MPa，最近Garphyttan公司推出強度更高的OTEVA90，σb達到(dào)2100MPa。該(gāi)材料在Si-Cr鋼的基礎上添加Ni元素，使(shǐ)材(cái)料強韌性明顯提(tí)高。
2.4氣門彈簧材料鋼純度向超純淨鋼的發(fā)展，表面缺陷、夾(jiá)雜物嚴格限制。材料表面經過(guò)剝皮和兩次渦(wō)流探傷，不能有全脫(tuō)碳(tàn)。有害元素S、P需要控制之外，O、N、H、Al、Cu元素含量也屬于控制之列，如大(dà)衆公司規定氣門彈(dàn)簧材料的O含量不能超過30ppm。四種類型的氧化物、硫化物夾雜必(bì)須達到零級。
2.5為了獲(huò)得更高的壓應力Garphyttan公司推薦對(duì)OTEVA90材料卷成彈簧之後進行氮化(huà)處理和超高硬度（HV825-850）丸(wán)粒噴丸。
六、國内外彈簧鋼絲差距
從彈(dàn)簧(huáng)鋼絲(sī)使用者的角度出發，國内彈簧鋼絲與國外同類産品相比還有較大的差距(jù)。
1.鋼(gāng)絲原材料質量寶鋼是國内的領先企業，但和(hé)著名的神戶制鋼相比，在大方坯技術、夾雜物無害化處理、通盤材料的均(jun1)勻性(xìng)等方面尚有差距。
2.鋼絲制品國外企業已經使用的剝皮(pí)和渦流探(tàn)傷技術，國内大部分鋼絲生産企業沒有相應的裝備，或者檢(jiǎn)測技術不(bú)過關。
3.在機械(xiè)性能方面，國産鋼絲同批材料，甚至同一盤材料強度範圍波動很大(dà)，造成彈簧生産時外(wài)徑(jìng)、自由長度和(hé)收縮量難以控制。進口鋼(gāng)絲機械性能的穩定性明顯(xiǎn)優(yōu)于國産鋼(gāng)絲。如(rú)Garphttan公司生産的閥門鋼絲材料強度波動能夠控(kòng)制在(zài)100MPa以(yǐ)内，國内企業似乎無一家能(néng)做到。
4.對(duì)彈簧疲勞壽命影響最大的表面缺(quē)陷(xiàn)、脫碳兩項指标難以達到國外(wài)同類(lèi)産品(pǐn)水平。
5.生産懸架彈簧的變截面材料，生産氣門彈簧的卵形截(jié)面材料(liào)國内企業沒有能力生(shēng)産，隻能(néng)把市場拱手讓出(chū)。
6.新鋼種開發是國内企業最薄弱的(de)環節，迄今對于新(xīn)懸(xuán)架彈簧材料和(hé)超(chāo)純(chún)淨氣門彈簧材料開發尚處于(yú)空白，并且(qiě)近期也沒(méi)有開發設想。
七、結束語
彈簧鋼(gāng)絲是彈簧的主要原料，其質量(liàng)好壞主(zhǔ)要程度上(shàng)決定了(le)最終(zhōng)産品的(de)質量。中國汽(qì)車工業超常規發展不僅給彈簧制造業(yè)提供難得的發展機遇，也(yě)對彈簧原材料生産了市場拉動(dòng)力。彈簧技術發展(zhǎn)必然會對它們原(yuán)材料提高越來越高的要求(qiú)，彈(dàn)簧行業企盼國内金屬制品(pǐn)業與(yǔ)時俱(jù)進，為彈簧生(shēng)産提出更多的質優價廉材料。
