一、前言
彈簧(huáng)是利用金(jīn)屬材料彈性(xìng)變形特(tè)性(xìng)制造的(de)彈性零件(jiàn)，在股(gǔ)役過程中主要作用(yòng)是(shì)減震、複位及(jí)傳遞力力(lì)矩。由(yóu)于彈簧用(yòng)途廣泛，它的蹤迹遍及國(guó)民經濟的各個領域，滲入到人們的日常生活。但在(zài)各使用領域中汽車業（包括發動機制造業與摩托車制造業）是彈簧最重要的顧(gù)客，目前國内彈簧制(zhì)造企業銷售收入40%以上來自汽車相(xiàng)關(guān)産業。并且由(yóu)于汽車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(guó)政府紛紛通過立(lì)法的方式對汽車的安全、排放、節能指标提出種種要求，這些要求主機廠必然分解落實(shí)到各種配套産品。以懸架彈簧為例(lì)，80年代至今彈簧使(shǐ)用應力提高近20%，重(zhòng)量相應減少。氣門彈簧普遍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(yǐ)上(shàng)。與此同時主機廠對彈簧的可靠度要求不斷地提高，懸架彈簧的疲(pí)勞壽(shòu)命要求從20萬次(cì)，最高提到100萬次，并且針對高應力條件下(xià)容易産生腐蝕疲勞(láo)的(de)傾向(xiàng)，提出了鹽霧(wù)疲勞試驗(yàn)的要(yào)求。由于彈簧自身的特點(diǎn)和加工方式決定了(le)它對材料有非常高(gāo)的要求與強烈(liè)的依賴性，材料表面微小的缺陷、冶金過程中(zhōng)産生的夾(jiá)雜都會對彈簧造成緻命的損害。另一方面為了節省(shěng)空間或者出于舒(shū)适性考慮，彈原(yuán)材料的形狀也出現了種種變化，如卵形和橢(tuǒ)圓形截面(miàn)材料廣泛地用于氣門彈簧的制造。變截面材料（一端或兩端）用于懸架彈簧生産等等。90年代(dài)以後為了适應(yīng)彈簧(huáng)高應力、輕量化帶來的新問題(tí)，國外一些彈簧生産企業與材料生(shēng)産企業聯手開(kāi)發了一批适用于高應力、耐腐蝕、超純淨的新材料。相比之下，在我(wǒ)國鋼産量(liàng)世界(jiè)第一的地位很不匹(pǐ)配。本文從市場與彈簧生(shēng)産、技術發展趨(qū)勢兩方面表達了中(zhōng)國彈簧制造業對彈(dàn)簧鋼材料生産的期望。
二、2004年中國汽車行業對配套需求量預測
根據最新統計數(shù)據(jù)，2004年上半年國内(nèi)累計生産汽(qì)車261.71萬輛，同(tóng)比增長27.1%，累計銷售汽車255.36萬輛，同比增長24.15%。其中轎車生(shēng)産量為(wéi)122.87萬輛，比去年同期增長32.6%，銷售量(liàng)112.4萬輛，比去年同期增長28.3%。雖然從2004年(nián)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(zǒu)勢(shì)，2004年國内汽車總産量将接近(jìn)500萬輛，轎車産量在(zài)240萬輛(liàng)左右。摩托車銷售由于受到種(zhǒng)種限制與2003年相比不會有很大增量，仍将維持在1300萬輛左右。其餘用于裝(zhuāng)備(bèi)工程機械和農用車的柴油機生産雖然受宏觀(guān)調(diào)控的影響，但平(píng)均(jun1)增長率仍可維持較高水平。按照市場預測，2004年用于汽(qì)車及相(xiàng)關行業配套彈簧總量在10萬(wàn)噸以上，主要(yào)産品與彈簧鋼絲用量預測(cè)見表(biǎo)一。
表一(yī)：2004年汽車及相關(guān)産業彈簧需求(qiú)量預測(cè)
産品種類需求量（萬件(jiàn)）鋼絲牌号(hào)規格範圍（mm）鋼絲(sī)用量（噸）
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
摩托車減震彈簧500066CrSi/60Si2MnA
碳素彈簧鋼絲
3.5-6.520000
離合器彈簧800055CrSi/SW0SC-V3-54000
油泵/亦速(sù)箱彈(dàn)簧800050CrVA/55CrSi
碳素彈簧鋼絲
2-54000
其它-15000
合計101000
三、汽車配套用彈簧鋼絲供應情況
國内汽車配套彈簧生産所(suǒ)用鋼絲來(lái)自國(guó)内和國外進(jìn)口兩方面。大緻情況是國内鋼絲主要用于制造不太重要或者技術(shù)能級比較低的産品，要求(qiú)較高的産(chǎn)品以進口鋼絲(sī)為主(zhǔ)。高應力懸架彈簧和合資品牌的發動機氣(qì)門彈簧幾乎全部用進口(kǒu)鋼(gāng)絲生産，微型轎車懸(xuán)架彈簧、面包車(chē)前懸架彈簧、一些柴(chái)油機氣門彈簧出于成本考(kǎo)慮使用國産鋼絲生産。雖然(rán)進口鋼絲價格高于(yú)國産鋼絲(sī)，但質量水(shuǐ)平差距明顯，并且合資品牌(pái)的汽車配套彈(dàn)簧在圖紙上往往(wǎng)已經規定(dìng)好必須(xū)使用它們批準供(gòng)應商的原材料，客(kè)觀上也給它們進入中國市場創造了有利條件(jiàn)。
1.國(guó)内(nèi)彈簧鋼絲主要(yào)供應商：
國内從事彈簧鋼盤條生産最著名的當數(shù)寶鋼集團，寶鋼本部和五鋼公司都能從事彈(dàn)簧鋼盤條的生産，牌号碳(tàn)素鋼絲主要有SWRH72A、72B、82A、82B等(děng)，合金彈簧鋼絲主要有60Si2MnA、55CrSi等牌号。從事彈(dàn)簧(huáng)鋼(gāng)棒料生産企(qǐ)業衆多，如寶鋼集團五鋼公司、無錫鋼廠、興澄鋼廠、大連鋼廠(chǎng)、長城鋼廠等等，牌号以60Si2MnA和60Si2CrA為主。能夠生産彈簧鋼絲制品的企業遍布(bù)各地，多數是小型拉絲廠，除生産彈簧鋼絲外也生産其它牌(pái)号鋼(gāng)絲，質量水平參差不(bú)齊，産品原料主(zhǔ)要來自寶鋼，部分從國外(wài)進口，盤條(tiáo)供(gòng)應商有日(rì)本(běn)住友(yǒu)金屬(shǔ)、神戶制鋼和韓(hán)國浦(pǔ)項鋼鐵。表二是國内(nèi)為汽車彈簧提供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(yīng)商
企業名稱主要産品鋼絲牌号企(qǐ)業所在地(dì)
寶鋼(gāng)集團二鋼公司懸架彈簧鋼絲(sī)（ITW）
閥門彈簧鋼絲
碳素彈(dàn)簧鋼絲(sī)
55CrSi/60Si2MnA
55CrSi/50CrVA
C組、D組
上海
鄭州金屬制品所懸(xuán)架彈(dàn)簧鋼絲（油淬火(huǒ)）
閥門彈簧鋼絲（油淬火）
碳素彈簧鋼絲
55CrSi/60Si2MnA
50CrVA/55CrSi
C組、D組
鄭州
天津棣華特殊鋼(gāng)公司懸架彈(dàn)簧鋼(gāng)絲（ITW）55CrSi/60Si2MnA天津
首鋼特(tè)鋼公司閥門彈簧鋼(gāng)絲（油淬火）
碳(tàn)素彈簧鋼絲
50CrVA/55CrSi
C組、D組
北京
三聯金屬(shǔ)制品(pǐn)公(gōng)司碳素彈簧鋼絲C組(zǔ)、D組上海
江西新華金屬制品公司鋼絲(sī)廠碳素(sù)彈簧鋼絲C組、D組(zǔ)江西新(xīn)餘
東吳金屬材料公司懸架彈簧鋼絲（ITW）60Si2MnA南京
諸暨市海納特鋼公司懸架彈簧鋼絲（ITW）60Si2MnA浙(zhè)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(yào)求懸架彈簧、氣門彈簧(huáng)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(dà)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(gāng)絲品種
日本熱煉公司
杉(shān)田公司
住(zhù)友金屬
神戶制鋼
鈴木(mù)公司
懸架彈簧鋼絲（ITW）
懸(xuán)架彈簧鋼絲（油淬火）
閥門用彈簧鋼絲（油淬火）、鋼絲盤條
鋼(gāng)絲盤條
閥門用彈簧鋼(gāng)絲（油淬火(huǒ)）
韓國Kiss Wire
三和鋼棒
閥(fá)門用彈簧鋼絲（油淬火）
懸架彈簧鋼絲（ITW）
德國撒斯特(tè)公司表面剝皮彈簧鋼棒（等截面、異形(xíng)截面、退火(huǒ)态）
瑞典Garphyttan公司閥門用彈簧鋼絲（油淬火）
法國(guó)歐雷法公司(sī)表面剝皮(pí)彈簧鋼棒(bàng)（等截面、異形截面、退火态）
澳大利亞BHP公司(sī)退火彈簧鋼棒（穩定杆用）
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商為數(shù)衆多，相當一部分生産規模小，技(jì)術能級低，生産效率(lǜ)不高，但也有一部(bù)分企業技術(shù)能級和(hé)裝(zhuāng)備水平較高，在市場上有相當競争力，表四(sì)是彈簧(huáng)行業中生(shēng)産上具有特色，産品有一定競争力(lì)的企(qǐ)業。
企業名(míng)稱主要産品企業性質所在地主要顧客
上汽股份中國(guó)彈簧廠懸架彈簧股份制上市公司(sī)上海上海大衆、上海通用、一汽大衆、神龍等
上海中(zhōng)旭彈簧公司氣門彈簧中德合(hé)資上海(hǎi)上海大衆、上(shàng)海通用、一汽大衆等
上海中星懸架(jià)件公司穩定杆中日合資上海上(shàng)海大衆、上海通用、廣州本田等
廣州華德汽車彈簧公(gōng)司懸(xuán)架(jià)彈簧
氣門彈(dàn)簧
摩托車減震彈簧
中(zhōng)、港、馬合資廣州廣州本田等
摩托車、柴(chái)油機配套市場(chǎng)
五羊本田等
日(rì)正彈簧公司懸架彈(dàn)簧
穩定杆
日台合(hé)資廣州(zhōu)廣州本田(tián)
廣州本田
遼陽克索汽車彈簧公司(sī)懸架彈簧
穩定杆(gǎn)
中、德、意合資遼陽(yáng)一氣(qì)、一汽大衆
一氣(qì)、一汽大衆
上海歐(ōu)雷(léi)法汽(qì)車彈簧公司懸架彈(dàn)簧、扭(niǔ)杆中法合資上海神龍
天發彈簧公(gōng)司懸架彈簧中日合資天津天津一汽
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
興發彈簧公司離合器彈簧民營浙江
富陽
摩托車、汽車配套市場
三A彈簧公司懸架彈簧民營浙江(jiāng)
諸暨
微型轎車、面包車市(shì)場
維修件
京濱彈簧公司氣門(mén)彈簧中日合資長春一汽、柴油機配套市場
山東聯(lián)美(měi)汽車彈簧公司懸架彈(dàn)簧
氣門彈簧
中(zhōng)美合資山東
淄博
微型轎(jiào)車、面包(bāo)車市場
摩托車(chē)、柴油機配套市場
威孚集團無錫彈簧廠油泵彈簧股份制上市公司無錫油泵配套市場(chǎng)
無錫澤根彈簧公司油泵(bèng)彈簧中日合資無錫油泵配(pèi)套市場
北京彈簧(huáng)廠氣(qì)門彈簧集體北京發動(dòng)機配套市場
杭州彈簧廠氣門彈簧民營杭州柴油機配套市(shì)場
五、汽車彈簧代(dài)表性産品技術(shù)發展趨勢和原材料(liào)之間關系
在所有汽車彈簧中懸架彈簧(huáng)和氣門彈簧是最具有代表性(xìng)的産品，前者作為轎車減震系統的重要零件在轎車行駛過程中随着(zhe)路況變化一直處于動載荷狀态，懸架彈簧不僅涉及(jí)到乘員的舒适性(xìng)還涉(shè)及到車輛的操控性與安全性，它的性能是疲(pí)勞壽命特别受到主機廠的關注。氣門彈(dàn)簧長時期在惡劣的工況下工作(zuò)，需要在高溫、高頻(pín)率下長時(shí)期服役不失效，氣門彈簧失效不僅表現為發動機驅動力下降，并且(qiě)可能損壞發動機，因此曆來被認為是發動(dòng)機(jī)的心髒零件。這兩(liǎng)種彈(dàn)簧的技術發展趨勢，在汽車彈(dàn)簧中十分具有代表性。
1.懸架彈簧的(de)技術發展趨勢
1.1原材料：從70年代末到(dào)目前25年間，懸架彈(dàn)簧原材(cái)料主流鋼(gāng)種經曆了(le)Cr-V、Si-Mn、Cr-Mn鋼（代表鋼SUP10、SUP7、SUP6）到Si-Cr鋼（代表鋼(gāng)種SUP12、SRS60）再到新一代材料(liào)（代表鋼種UHS1900、UHS2000）的(de)發展曆程。日本熱煉(liàn)公司在80年代發明了感應加熱方法生産懸架(jià)彈簧鋼絲，使Si-Cr鋼在抗(kàng)拉強度達到2000MPa的條件下仍具有(yǒu)良好的塑性(xìng)。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(dá)到1100MPa以上甚至達到1200MPa。SUP12（SAE9254）雖然仍得到普遍使(shǐ)用，但已超過極限，必須借助彈簧制造過程中(zhōng)的(de)應力強化手段——噴丸，方(fāng)始勉強(qiáng)使用，它的改進型(xíng)SAE9254+V（SUP12+V）和SRS60（神(shén)戶制鋼牌号）性(xìng)能雖(suī)比SAE9254有所(suǒ)提高，但一當懸架彈簧扭轉應力接近或超(chāo)過1200MPa時，其缺口敏感性和耐文化館疲(pí)勞性能也顯得難以滿足。面對(duì)日益升高的設(shè)計應力，日本開展了新鋼種研發，三菱制鋼推出了HDS12和HDS13，日本NHK、大同制鋼、神(shén)戶(hù)制鋼聯手開發了(le)UHS1900和UHS2000新鋼種，分别适用于制造扭轉應力達到1200MPa和1300MPa懸架彈簧(huáng)。和以往鋼種不同的是UHS1900和UHS2000突破了以往的理念，将含碳量降(jiàng)到0.4%左右，并且加入(rù)Ni、Mo、Nb、V等元素，對(duì)材料綜合強化，使材料在高強度（硬(yìng)度）下(xià)仍然保持高(gāo)的K1c值，特别是加入(rù)Ni的結果使材料的耐文化館疲勞能力(lì)大為提(tí)高。
1.2為了(le)使汽車(chē)特别是小(xiǎo)型(xíng)車有更大的乘坐空間，要求彈簧所占空間減小，有些車型（如賽歐、帕(pà)薩特(tè)）将懸架彈簧設計成彈簧變外徑，材料變截面(miàn)，目前(qián)這類材料必須從國外進口，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步提升(shēng)，疲勞壽命的要求最高為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對彈簧原材(cái)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(yuán)素含量必須達到控制範圍。
1.4感應(yīng)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(chú)應力即可，使彈(dàn)簧加工工藝(yì)簡化，熱處理風險減小，因此(cǐ)用冷卷方式生産懸架彈簧越來越受到(dào)生産者的(de)歡迎，特别在90年代後(hòu)期出現合力偏心的S型懸架彈簧隻能使用冷卷成(chéng)形。
1.5面對高(gāo)應力的挑戰，新的強化(huà)工藝如(rú)多次噴丸、熱噴丸、應力噴丸已(yǐ)付之實踐。
1.6腐蝕疲(pí)勞成為高應(yīng)力彈簧需要(yào)重點關(guān)注的問題，目前解決方案從兩方面着手，一是研制耐腐蝕疲勞的新材(cái)料，如前面(miàn)提到的UHS1900和(hé)UHS2000。二是研發具有更(gèng)好的耐腐蝕和耐沖擊(jī)的塗層材料和相應的塗裝工(gōng)藝。
2.氣門彈簧的技術發(fā)展趨勢
2.1氣門彈簧(huáng)結構從傳統的内外彈簧雙彈簧結構改(gǎi)變成單彈簧結構。
2.2氣門彈簧材料從傳統(tǒng)的圓形發展為卵形及橢圓形(xíng)，相比之(zhī)下後兩種形狀材料比圓形材料應力分布更合理并(bìng)且有利于減小發動機高度。
2.3與(yǔ)懸架彈簧相類(lèi)似，氣(qì)門彈簧材料的主流鋼種從(cóng)50CrVA發展到(dào)55CrSi（相近(jìn)進口牌号SW0SC-V、OTEVA70），氣門(mén)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(dào)2100MPa。該(gāi)材料在Si-Cr鋼的基礎上添加Ni元素，使材(cái)料強韌性明顯提高。
2.4氣門彈簧材料鋼純度向超純淨鋼的發展，表面缺陷、夾雜物嚴格限(xiàn)制。材料表面(miàn)經過剝皮和兩次渦(wō)流探傷(shāng)，不能有全脫(tuō)碳。有害元(yuán)素S、P需要控制之外，O、N、H、Al、Cu元素含(hán)量也屬于控制之列，如大衆公司規定氣門彈簧材料的O含量不能超過30ppm。四種類型(xíng)的氧化物、硫化物夾雜必(bì)須達到零級。
2.5為了(le)獲得更高的壓應力Garphyttan公司推薦對OTEVA90材料卷成彈簧之後(hòu)進行氮化處理和超高硬度（HV825-850）丸粒噴丸。
六(liù)、國内外彈簧鋼絲差距(jù)
從彈簧(huáng)鋼絲使用者的角度(dù)出發，國内(nèi)彈簧鋼絲與國外同類産品相比還(hái)有較大的差距。
1.鋼絲原材料質量寶鋼是(shì)國内的領先企業，但和(hé)著名的神戶(hù)制鋼相比，在大方坯(pī)技術、夾雜物無害化處理、通盤材料的均勻性等方面尚有差距。
2.鋼絲制品國外企業已(yǐ)經使用的(de)剝皮和渦流探傷技術，國内大部分鋼絲生産(chǎn)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(néng)方(fāng)面，國産鋼絲同批材(cái)料，甚至同(tóng)一盤材料強度(dù)範圍(wéi)波動很大，造成彈簧生産時外徑(jìng)、自由長度和收縮量難以控制。進口鋼絲機械(xiè)性能的穩定性明顯優于國産鋼絲。如(rú)Garphttan公司生産的閥(fá)門鋼絲(sī)材料強度波(bō)動能夠控(kòng)制在100MPa以内，國内(nèi)企業似乎(hū)無一家能(néng)做到。
4.對彈簧(huáng)疲勞壽命影響最大的表面缺陷、脫碳兩項指标難以達到國外同類産品水平。
5.生産懸架彈簧的變截面材料，生産(chǎn)氣門彈簧的卵形截面材料國内企業沒(méi)有能力生(shēng)産，隻能把市場拱手讓出(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)懸架彈簧材(cái)料和(hé)超純淨氣門彈簧材料開(kāi)發尚處于(yú)空白，并且近期也沒(méi)有開發設想。
七(qī)、結束語
彈簧鋼絲是彈簧的主要原料，其質量好壞主要程度(dù)上決定了最終(zhōng)産品的質量。中國汽車工業超(chāo)常規發展不僅給彈簧(huáng)制造業(yè)提供難得的發展機遇，也對彈簧原材料生産了市場拉動力。彈簧技術發展(zhǎn)必然會對它們原材料提高越來越高的要求，彈簧行業企盼國内金屬制品業與時俱進，為彈簧生産提出(chū)更(gèng)多的質優價廉材料。
