一、前言
彈(dàn)簧是利用金屬材料彈性變形特性(xìng)制造的彈性零(líng)件，在股役過程中主要作用是減震、複位及傳(chuán)遞力力矩(jǔ)。由于彈簧用途廣泛，它的蹤迹遍及(jí)國民經濟的各個領域，滲入到人們(men)的日常生活。但在各(gè)使用領域中汽車業（包括發動機制造業與摩托車制造(zào)業）是彈簧最重要的顧客(kè)，目前國内彈簧制造企業銷售收入40%以上來自汽車(chē)相關産業。并且由于汽車(chē)産品涉及到人身安全、環境保護和能源消耗(hào)，上世紀80年代以後各國政府紛(fēn)紛通過立法的方式對汽車的安全、排放(fàng)、節能指标提出(chū)種種要求(qiú)，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(dài)至今彈簧使用應力提高近20%，重量相應減少。氣門彈簧普遍地從原(yuán)來内外(wài)彈簧組成的雙彈簧結構轉變為單彈簧(huáng)結構，材料節省30%以(yǐ)上(shàng)。與此(cǐ)同時主機廠對彈簧的可(kě)靠度要求不斷地提高，懸架彈簧的疲勞壽命要求從20萬次，最高提到100萬次，并且針對高應力條件下容易産生腐蝕疲勞的傾向(xiàng)，提出了鹽霧疲勞試驗的(de)要求。由于彈簧自身的特點和加工方式決定(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(biǎo)面微小的缺陷、冶金過(guò)程(chéng)中産生的夾雜都會對彈(dàn)簧造成緻(zhì)命的損害。另一(yī)方面(miàn)為了節省空間(jiān)或者出于舒适性考慮，彈原材料(liào)的形狀也出現了(le)種種(zhǒng)變化，如卵形和橢圓形截面材料廣泛地用于氣門(mén)彈簧的制造。變截面材料（一端或兩端）用于懸架彈簧生産等(děng)等。90年代(dài)以後為了适應彈(dàn)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(yè)聯手開發了一批适(shì)用于高應力、耐腐蝕(shí)、超純淨的新材料。相比之(zhī)下，在我國鋼産量世界第一的地位很不匹配(pèi)。本文從(cóng)市(shì)場與彈簧生産、技術(shù)發展趨勢兩方面表達了(le)中國(guó)彈簧制造業對彈簧鋼材料生産的期望。
二、2004年中國(guó)汽(qì)車行業(yè)對配套需(xū)求量(liàng)預測
根(gēn)據最新統計數據，2004年上半年國内累計生産汽車(chē)261.71萬輛，同比增長27.1%，累計(jì)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，比去年同期增長32.6%，銷售量112.4萬輛，比去年同期增(zēng)長28.3%。雖然從2004年5月份起汽車(chē)銷量增幅趨緩，但絕對數比2003年(nián)仍有較(jiào)大的增加。按照目(mù)前市(shì)場走勢，2004年國内汽車(chē)總産量将接近500萬輛，轎車産量在240萬輛左右。摩托車銷售由于(yú)受到種種(zhǒng)限制與2003年相比不會有很(hěn)大增(zēng)量，仍将維持在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(rán)受宏觀調控的影響，但平均增長率仍可維持較高水平。按照市場(chǎng)預測，2004年用于汽車及相關行業配套彈簧總量在10萬(wàn)噸以(yǐ)上，主要産(chǎn)品與彈簧鋼絲用量預測見表一。
表一：2004年汽車及相(xiàng)關産(chǎn)業彈簧需求量預測
産品種類需求(qiú)量（萬件）鋼絲牌号規格範圍（mm）鋼(gāng)絲用量（噸）
懸架彈簧130055CrSi/60Si2MnA
SAE9254/SRS60
9-1530000
穩(wěn)定杆26055Cr314-3018000
氣門彈簧1500050CrVA/55CrSi
SW0SC-V
2-510000
摩托車(chē)減震彈簧500066CrSi/60Si2MnA
碳素(sù)彈簧(huáng)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、汽車配套用彈簧鋼(gāng)絲(sī)供應情況
國(guó)内(nèi)汽車(chē)配套彈簧生産所用鋼絲來自國(guó)内和國外進(jìn)口兩方面(miàn)。大緻情況(kuàng)是國内鋼絲(sī)主要用于制造不太重(zhòng)要或者技術能級比較低的産品，要(yào)求較高的(de)産品以進(jìn)口鋼絲為主。高應力懸架彈簧和(hé)合資品牌的(de)發動(dòng)機氣門彈簧幾(jǐ)乎全部用進口鋼絲(sī)生産，微型轎(jiào)車懸架彈簧、面包車前懸架(jià)彈簧、一些柴油機氣門彈簧出(chū)于成本考(kǎo)慮使(shǐ)用(yòng)國産鋼(gāng)絲生産。雖然進(jìn)口鋼絲價格高于國産鋼絲，但質量水平差距明顯，并且合資品牌的汽車配套彈(dàn)簧在圖紙上往往已(yǐ)經規定好必須使用它們批準(zhǔn)供應商的原材料，客觀(guān)上也給它們進入(rù)中國市場創造了(le)有利條件。
1.國内彈簧鋼絲主要供(gòng)應商：
國内從事彈簧鋼盤(pán)條生(shēng)産最著名的當數寶鋼集團，寶鋼本部和五鋼(gāng)公司都能從事(shì)彈(dàn)簧鋼盤條的(de)生産，牌号(hào)碳素鋼絲主要有SWRH72A、72B、82A、82B等，合金彈簧鋼絲主要有60Si2MnA、55CrSi等牌号。從事彈簧鋼棒料生産企業衆(zhōng)多，如寶(bǎo)鋼集團五鋼公司、無錫鋼廠、興(xìng)澄鋼廠、大連鋼廠、長城鋼廠等等(děng)，牌(pái)号以60Si2MnA和60Si2CrA為主。能夠生産(chǎn)彈簧鋼絲制品的企業遍布各地，多數是小型拉絲廠(chǎng)，除生産(chǎn)彈簧鋼絲外也生産(chǎn)其它牌号鋼絲，質量水平參差不齊(qí)，産品原料主要來自寶鋼，部分從國外進口，盤條(tiáo)供應(yīng)商有日本住友金(jīn)屬、神戶制鋼和韓國浦項鋼鐵。表二是國内為汽車(chē)彈簧提供鋼絲制品(pǐn)的主要供應商。
表二：國内汽車彈簧用鋼絲主要供應商
企業名稱主要産品鋼絲牌号企業所在地
寶鋼集團二鋼公司懸架彈(dàn)簧鋼絲（ITW）
閥門彈(dàn)簧鋼(gāng)絲
碳素彈簧鋼絲
55CrSi/60Si2MnA
55CrSi/50CrVA
C組、D組
上海
鄭(zhèng)州金(jīn)屬制(zhì)品所懸架彈簧鋼絲（油淬(cuì)火）
閥門彈簧鋼絲（油淬火）
碳素彈簧(huáng)鋼絲
55CrSi/60Si2MnA
50CrVA/55CrSi
C組、D組
鄭州
天(tiān)津棣華特殊(shū)鋼公(gōng)司懸架彈簧(huáng)鋼絲（ITW）55CrSi/60Si2MnA天津
首鋼特鋼(gāng)公司閥門彈簧鋼絲（油淬火(huǒ)）
碳素彈簧鋼絲
50CrVA/55CrSi
C組、D組
北京(jīng)
三聯金屬制品公司碳素彈簧鋼絲C組、D組上海
江西新華金屬(shǔ)制品公司鋼絲廠碳(tàn)素(sù)彈簧鋼(gāng)絲C組、D組江西新餘
東吳金屬材(cái)料公司懸架彈簧鋼絲(sī)（ITW）60Si2MnA南京
諸暨市海納(nà)特鋼公司懸架彈簧(huáng)鋼絲（ITW）60Si2MnA浙江(jiāng)諸暨
2.進口彈(dàn)簧鋼絲供應商：進口彈簧鋼(gāng)絲主要用于高要求懸架彈簧、氣(qì)門彈簧和離合器彈簧生産。供應商來自瑞典、日本、德國、韓國、法國、澳大利亞等(děng)國，見表三。
表三：進口(kǒu)汽車彈(dàn)簧鋼絲供應商
國别材料供應商進口(kǒu)鋼絲品種
日本(běn)熱煉公司
杉田公司
住友金屬
神戶制鋼
鈴木公司
懸架(jià)彈簧鋼絲（ITW）
懸架彈簧鋼絲（油淬火）
閥門用彈簧鋼絲（油淬火）、鋼絲盤(pán)條
鋼絲盤條
閥門用(yòng)彈簧鋼絲（油淬火）
韓(hán)國Kiss Wire
三和(hé)鋼棒
閥門用(yòng)彈簧鋼絲（油淬(cuì)火）
懸架彈簧鋼絲（ITW）
德國撒斯特公司表面剝(bāo)皮(pí)彈簧鋼棒（等截面、異(yì)形截面、退火态）
瑞典Garphyttan公司閥門用彈(dàn)簧鋼絲（油淬火）
法國歐雷(léi)法公司表面剝(bāo)皮彈簧鋼棒（等截面、異形(xíng)截面、退(tuì)火态）
澳大利亞BHP公司退火彈簧鋼(gāng)棒（穩定杆用）
四(sì)、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商為數衆多，相當一部分生産規模小，技術能級低，生産效率不高(gāo)，但也有一部分企業技術能級和裝備水平(píng)較高，在市場上有相當競争力，表四是彈簧行業中生産上具有特色(sè)，産品有一定競争(zhēng)力的企業。
企業名稱主要産品企業性質(zhì)所在地主要顧客
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(tōng)用、一汽大衆、神(shén)龍等
上海中旭彈簧公司氣門彈簧(huáng)中德合資(zī)上海上(shàng)海大衆、上海通用(yòng)、一汽大衆等
上海中星懸(xuán)架件公司(sī)穩定杆中日合資上海上海大(dà)衆、上海通(tōng)用、廣州本田等
廣州華德汽車(chē)彈簧公司懸架彈簧(huáng)
氣門彈簧
摩托車減震彈簧(huáng)
中(zhōng)、港、馬合資廣州廣州本田等
摩托車、柴(chái)油機配套市場
五羊本田等
日正彈簧(huáng)公司懸架彈簧
穩定(dìng)杆(gǎn)
日台合資(zī)廣州廣州本田
廣州本田
遼陽克索汽車彈簧公司懸(xuán)架彈簧
穩定杆
中、德、意合資遼陽一氣、一汽大衆
一氣、一汽大衆
上海歐雷(léi)法汽車彈簧公司懸架彈簧、扭杆中法(fǎ)合(hé)資上海神龍
天發彈簧公司(sī)懸架彈簧中日合資天津天津一汽(qì)
常州銘錦彈簧公司摩托車減震彈簧民營常州江蘇、浙江摩托車配套市場(chǎng)
興發彈簧公(gōng)司離合器彈簧民(mín)營浙江
富(fù)陽
摩托車、汽車(chē)配套市場
三A彈簧公司懸架(jià)彈簧民營浙江
諸暨
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(hé)資長(zhǎng)春一汽、柴油機配套(tào)市場
山東聯美汽車彈簧公司懸架彈簧
氣門彈簧
中美合資(zī)山東
淄博
微型轎車、面包車市場
摩托車、柴油機配套市場
威(wēi)孚集團無錫彈簧廠油泵彈簧(huáng)股份制上市公司無錫油泵配套市場
無錫澤(zé)根彈簧公司油泵彈簧(huáng)中日合資無錫油泵配(pèi)套市場
北京彈簧廠氣門彈簧集體北京發動機配套市場
杭州彈簧廠(chǎng)氣門彈簧民營杭州柴油機配套市場
五、汽車彈簧代表性産品技(jì)術發展(zhǎn)趨勢和原材料之間關系
在所有汽車(chē)彈簧中懸架彈簧和氣門彈簧(huáng)是最具有代表性的産(chǎn)品，前者(zhě)作為轎車減震系統的重(zhòng)要零(líng)件在轎車行駛過程中随着(zhe)路況變化一直處于動載荷狀态，懸架彈簧不僅涉及(jí)到乘員的舒(shū)适性還(hái)涉及到車輛的操控性與(yǔ)安全性，它的性能是疲勞壽(shòu)命特别受到主機廠的關注(zhù)。氣門(mén)彈簧長時期在惡劣的工(gōng)況下工作，需要在高溫、高(gāo)頻率下長時期服役不失效，氣門彈(dàn)簧失效不僅表現為發(fā)動機驅動力下降，并且可能(néng)損壞發動機，因此曆來被認為是發動機(jī)的心髒零件(jiàn)。這兩種彈簧的技(jì)術發展趨(qū)勢，在汽車(chē)彈簧(huáng)中十分具有代表性。
1.懸架彈簧的技(jì)術發展趨(qū)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（代表鋼SUP10、SUP7、SUP6）到Si-Cr鋼（代表鋼種SUP12、SRS60）再到新一(yī)代材料（代表鋼種UHS1900、UHS2000）的發(fā)展曆程。日本熱煉公司在(zài)80年代發明了感應加熱方法生産懸(xuán)架彈簧(huáng)鋼絲，使(shǐ)Si-Cr鋼在抗拉強度達(dá)到(dào)2000MPa的條件下仍具有(yǒu)良好的塑性。90年代以後懸架彈簧普遍(biàn)是高應力、輕量化設計，扭轉應(yīng)力達到1100MPa以上甚至達(dá)到(dào)1200MPa。SUP12（SAE9254）雖然仍得到普遍使用，但已超過極限，必須借助彈簧(huáng)制造過程中的應力強化手段——噴丸，方始勉強使(shǐ)用，它的改進(jìn)型SAE9254+V（SUP12+V）和(hé)SRS60（神戶制鋼牌号）性能雖比SAE9254有所(suǒ)提高，但一(yī)當懸架彈簧扭(niǔ)轉應力(lì)接近或(huò)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(mǎn)足。面對日益升高的設計應(yīng)力，日本開展了新(xīn)鋼種研(yán)發，三菱制(zhì)鋼推出了HDS12和(hé)HDS13，日本NHK、大同制鋼、神戶制鋼聯手開發了UHS1900和(hé)UHS2000新鋼種，分别适用于制造扭轉應力(lì)達到1200MPa和1300MPa懸架彈簧。和以往鋼種不同的是UHS1900和UHS2000突破了以往(wǎng)的理念，将含(hán)碳量降到0.4%左右，并且加入Ni、Mo、Nb、V等(děng)元(yuán)素，對材(cái)料綜合強化，使材(cái)料(liào)在高強度(dù)（硬度）下仍然保持高的K1c值，特别是加入Ni的(de)結果使材料的耐文化館疲勞能力(lì)大為提高。
1.2為了使汽車特别是小型車有(yǒu)更大的乘坐空間，要求彈簧(huáng)所(suǒ)占空間減小，有些車型（如賽歐、帕薩特）将懸架彈簧設計成彈簧(huáng)變(biàn)外徑，材料變截面，目前這類材料必須從國外進口，國内不能生産。
1.3彈簧使用應力(lì)不斷提升的同時對彈簧可(kě)靠(kào)要求同步提(tí)升，疲(pí)勞壽命(mìng)的要求最高為(wéi)100萬次(cì)，有些還需通過50萬次鹽霧(wù)疲勞，高應力、高疲勞要求的結果必(bì)然對(duì)彈簧原材(cái)料提出更(gèng)嚴的要求，高應力彈簧原材料表面脫碳和缺陷受(shòu)到嚴格限止，夾雜物(wù)和有害元素含量必(bì)須達到控制範圍。
1.4感應加(jiā)熱材(cái)料在高硬度(dù)（HRC54-55）仍保持良(liáng)好的塑(sù)性（Ψ＞35%）彈簧冷卷成形後隻需要消除應力即可，使彈(dàn)簧加工工藝簡化，熱處(chù)理風險減小，因此用(yòng)冷卷方式生産(chǎn)懸架彈簧越來(lái)越(yuè)受到生産者的歡迎，特别在(zài)90年代後期出現合力偏心的S型懸架彈簧隻能使用冷卷成形(xíng)。
1.5面對高應力的挑戰，新的強化(huà)工藝(yì)如多次噴丸、熱噴丸、應力噴丸已付之實踐。
1.6腐蝕疲(pí)勞成為高應力彈簧(huáng)需要重點關注(zhù)的問題，目前解決方(fāng)案(àn)從兩方面着手(shǒu)，一是研制耐腐蝕疲勞的新材料(liào)，如前面提到的UHS1900和UHS2000。二(èr)是研發具有更好的(de)耐(nài)腐蝕和耐沖擊的(de)塗層(céng)材料和(hé)相應的塗裝工藝(yì)。
2.氣門彈簧的技術發(fā)展趨(qū)勢
2.1氣門彈簧結構(gòu)從傳統(tǒng)的内外彈簧雙彈簧(huáng)結構改變成單彈簧(huáng)結構。
2.2氣門彈簧材(cái)料從傳統的(de)圓形發展為卵形及橢圓形，相比之下後兩種形狀(zhuàng)材料(liào)比圓形材料應力分布更(gèng)合理并且有利于減小發動機(jī)高度。
2.3與懸架彈(dàn)簧相類似，氣門彈簧材料(liào)的主流鋼種從50CrVA發展到55CrSi（相近進(jìn)口牌号SW0SC-V、OTEVA70），氣門彈簧所用材料抗拉強度σb已經達到2000MPa，最近Garphyttan公司推出強度更高的OTEVA90，σb達到2100MPa。該材料在Si-Cr鋼的基礎上添加Ni元素，使材料(liào)強韌性明(míng)顯提高(gāo)。
2.4氣門彈簧材料鋼純度向超純淨鋼(gāng)的發展，表面缺陷(xiàn)、夾雜物嚴格限制。材料表(biǎo)面經過剝皮和(hé)兩次渦流探(tàn)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(liàng)也屬于控制之(zhī)列，如大衆公司規定(dìng)氣門彈簧(huáng)材料的O含量不能超過30ppm。四(sì)種類型的(de)氧化物、硫化物(wù)夾雜(zá)必須達到(dào)零級。
2.5為了獲得更高的壓應力(lì)Garphyttan公司(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(guó)内外彈簧鋼絲差距
從彈簧鋼絲使用者的(de)角度出發，國内(nèi)彈簧鋼(gāng)絲與國外同類産品相(xiàng)比還有較大的差距。
1.鋼(gāng)絲原材料質(zhì)量寶鋼是國内的(de)領先企業，但和著名的神戶制鋼相比，在大方坯(pī)技術、夾雜物無害(hài)化處理、通盤材(cái)料的均勻性等方面尚有(yǒu)差距。
2.鋼絲制品國外企業已經使用的剝皮和(hé)渦流探傷技術，國内(nèi)大部分鋼絲生産企業沒有相(xiàng)應的(de)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(tóng)批材料，甚至同一盤材料強度範圍波動很大(dà)，造成彈簧生産時外徑、自由長度和收(shōu)縮量難以控制。進(jìn)口鋼絲機械性能的穩定性明顯優(yōu)于國産鋼絲。如Garphttan公司生産的閥門鋼(gāng)絲材料強度波動(dòng)能夠控制在100MPa以内，國(guó)内企(qǐ)業(yè)似乎無一家能做到。
4.對彈(dàn)簧疲勞壽命影響(xiǎng)最大的表面缺(quē)陷、脫碳兩項指标難以達(dá)到國外同類産品水平。
5.生産懸架彈簧的(de)變截面材料，生産氣(qì)門彈簧的卵形截面材料國内企業沒有(yǒu)能力生産(chǎn)，隻能把市場拱手讓出。
6.新鋼種(zhǒng)開發是國内企業最(zuì)薄弱的環(huán)節，迄今對于新懸架彈簧材料和(hé)超純淨氣門彈簧(huáng)材料開發尚處于空(kōng)白，并且近期也沒有開發設想。
七、結(jié)束語
彈簧鋼絲是彈簧的主要原料，其質量好壞主要程度上決定(dìng)了最終産品的質量。中國(guó)汽車工業超常規發展不僅給彈(dàn)簧制造業提供難得的發展機遇，也對彈簧(huáng)原材料生産了市場拉動力(lì)。彈簧技術發展必然會(huì)對它們原材料提高越來越高的要求，彈簧行業企盼國内金(jīn)屬制品業與時俱進，為彈簧生(shēng)産提出更多(duō)的質優價廉材料。
