鍛造工藝：歷史時(shí)代的分割器，金戈鐵馬的造就者，鍛造工藝源遠(yuǎn)流長

鍛造工藝歷史悠久，推動人類文明進(jìn)入鐵器時(shí)代。人類工具的制造能力推動歷史進(jìn)步， 器具和生產(chǎn)工藝推動著人類歷史發(fā)展。

人類歷史三期論：1836年，克里斯蒂安·于恩森·湯姆森提出了三期論，根據(jù) 人類制作工具的材料，將人類歷史分為三個(gè)時(shí)期，即石器時(shí)代、青銅時(shí)代和 鐵器時(shí)代。

陶器雖得到廣泛運(yùn)用，但作為容器并非主要生產(chǎn)工具，未能獨(dú)立引領(lǐng) 一個(gè)時(shí)代，不過制陶工藝促進(jìn)了冶金、鑄造、鍛造等制造工藝的發(fā)展。

石器、青銅器、陶器的應(yīng)用奠定了鍛造工藝與鐵器應(yīng)用的條件。石器使用過程中對原材料的挖掘促進(jìn)金屬的發(fā)現(xiàn)。

據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，約在 250 萬年前，東 非出現(xiàn)了最初的人類，其一大特點(diǎn)是開始制造并使用打制石器，人類也進(jìn)入了舊石器 時(shí)代。最早約在公元前 1萬年，人類開始制造并使用磨制石器，并進(jìn)入了新石器時(shí)代。

在采石過程中，人類發(fā)現(xiàn)了純的金屬。由于金、銀、銅具有相對惰性的化學(xué)性質(zhì)，最先被人類發(fā)現(xiàn)并使用。

大約公元前 9000年，人類開始鍛造純銀和純銅，前期的鍛造品 主要以小型裝飾品為主，后期隨著純金屬增多，也開始鍛造一些工具，主要以純銅為主。

但在那個(gè)時(shí)代，石器依然是主導(dǎo)性生產(chǎn)工具，鍛造的純金屬工具量非常少。無論 如何，鍛造自然金屬的活動豐富了人類對金屬的認(rèn)識。

陶窯的出現(xiàn)提供了高溫和還原性氣氛，促進(jìn)冶金業(yè)發(fā)展。制陶業(yè)的發(fā)展為鍛造鋪墊了 先決條件。早在舊石器時(shí)代，人類除了打磨石器作為工具之外，還發(fā)展出了另一項(xiàng)技能——制陶。

伴隨陶器制造所產(chǎn)生的陶窯，早在公元前 6000年就可以達(dá)到 900攝氏度 以上的高溫，并提供了 CO 還原性氣氛。

人類早期使用的燃質(zhì)主要是木材，在氧氣不充分的環(huán)境下，木材高溫燃燒所產(chǎn)生的氣態(tài) CO 可以將黏土中紅色的氧化鐵（Fe2O3） 還原成黑色的四氧化三鐵（Fe3O4）。

冶金的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)漫長的過程，人類從用石器做 飾品到提煉出第一顆純銅用了五六千年的時(shí)間。鉆井技術(shù)拓寬了金屬采集渠道。古人為了飲水的需要，發(fā)展出了鑿井技術(shù)。

礦石作為 石材，一般儲藏于石質(zhì)山和地下巖，而鑿井技術(shù)賦予了人類地下采礦的能力；冶金技 術(shù)的發(fā)展也極大提高了人類上山下地找礦的熱情。

鍛造優(yōu)勢明顯，順應(yīng)裝備對于輕量化&高強(qiáng)度的要求，鍛鐵強(qiáng)度更高、韌性更強(qiáng)、更經(jīng)濟(jì)，推進(jìn)人類進(jìn)入鐵器時(shí)代。

鍛鐵強(qiáng)度、韌性高于青銅，更適合冷兵器的制造。鐵本身的韌性與延展性高于銅，通過對高溫下鐵塊的反復(fù)鍛打，能增強(qiáng)其材料的強(qiáng)度。鍛造

同等強(qiáng)度之下，鐵器的韌性遠(yuǎn)優(yōu)于青銅，青銅時(shí)代的冷兵器多做成刺戳型的短劍，而鐵器時(shí)代的冷兵器開始流行用于 劈砍的刀。

鍛造工藝對金屬的延展性、韌性要求很高，作為鍛造的主要材料， 鐵的發(fā)現(xiàn)與大規(guī)模使用也促進(jìn)了鍛造工藝的發(fā)展。

鐵在地殼中鐵含量相對豐度高于銅，更加經(jīng)濟(jì)。地殼當(dāng)中鐵元素豐度大于錫與銅，成本相對低廉。

由于銅本身成本較高，青銅時(shí)代，青銅主要用于禮器和兵器，而無法完全取代石器成為主要生產(chǎn)工具。鐵器因經(jīng)濟(jì)性完全取代了石器成為主要生產(chǎn)工具，更加促進(jìn)了鍛造工藝的發(fā)展。

金屬成型工藝分類：鑄造、塑性成型、機(jī)加工、焊接、粉末冶金、金屬注射成型、金屬半 固態(tài)成型、3D 打印等等。其中，鑄造和鍛造歷史最久、應(yīng)用最廣。

相比鑄造和機(jī)加工，鍛造在零件的完整性、紋理流線、零件的靈活性等方面具有優(yōu)勢。塑性成型通過改變金屬顯微組織優(yōu)化金屬性能。

金屬材料在經(jīng)過塑性變形后，不但改 變了形狀和尺寸，而且其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和性能隨之發(fā)生了一系列的變化。

金屬材料的 顯微組織會發(fā)生明顯的改變，各個(gè)晶粒單中除了出現(xiàn)大量的滑移帶、孿晶帶之外其晶粒性轉(zhuǎn)給也會發(fā)生變化，即各個(gè)晶粒將沿著變形的方向被拉長或壓扁，金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，進(jìn)而優(yōu)化金屬的性能。

鍛造還提供其他金屬加工工藝無法比擬的結(jié)構(gòu)完整性。鍛造的主要原材料為金屬棒料、 鑄錠等。這些原材料在其冶煉、澆注和結(jié)晶過程中，不可避免的會產(chǎn)生氣孔、縮孔和 樹枝狀晶等缺陷。

因而，鑄造工藝很難制造出能勝任需要承受沖擊或交變應(yīng)力的工作 環(huán)境的零部件（例如傳動主軸、齒圈、連桿、軌道輪等）。

鍛造消除了會削弱金屬零件的內(nèi)部空隙和氣穴通過分散合金或非金屬的偏析，鍛造可提供優(yōu)異的化學(xué)均勻性。 可預(yù)測的結(jié)構(gòu)完整性降低了零件檢查的要求，簡化了熱處理和機(jī)加工，并確保了在現(xiàn) 場負(fù)載條件下的最佳零件性能。

鍛造的晶粒特性決定鍛造件的方向韌性。通過在嚴(yán)格條件下使加熱的金屬機(jī)械變形， 鍛造可以使粗大晶粒細(xì)化，得到致密的金屬組織，進(jìn)而得到可預(yù)測的晶粒尺寸和流動 特性。

在實(shí)際操作中，通過對鍛件進(jìn)行預(yù)加工，可以改善鑄錠的樹枝狀結(jié)構(gòu)并消除孔 隙，提高鍛件的力學(xué)性能。這種品質(zhì)轉(zhuǎn)化為卓越的冶金和機(jī)械品質(zhì)，并在最終零件中提供更好的方向韌性。

鍛造件擁有最佳的金屬紋理流線。鍛造是在加壓設(shè)備及工（模）具的作用下，使坯料 或鑄錠產(chǎn)生局部或全部的塑性變形，以獲得一定幾何尺寸、形狀的零件（或毛坯）并 改善其組織和性能的加工方法。鍛造

金屬材料經(jīng)過鍛造加工后，形狀、尺寸穩(wěn)定性好，組 織均勻，纖維組織合理，具有最佳的綜合力學(xué)性能。

開刀闊斧打造重型裝備，大國競爭的必要重器，鍛造是工業(yè)時(shí)代兵家必爭之技

近代多項(xiàng)理論基礎(chǔ)為鍛造技術(shù)奠基，而 1653 年帕斯卡原理的發(fā)現(xiàn)和提出，推動了人類鍛 造設(shè)備的發(fā)展與迭代。

鍛造技術(shù)以塑性成形原理、金屬學(xué)、摩擦學(xué)為理論基礎(chǔ)，同時(shí)涉及 傳熱學(xué)、物理化學(xué)、機(jī)械運(yùn)動學(xué)等相關(guān)學(xué)科，以各種工藝學(xué)，如鍛造工藝學(xué)等，與其它學(xué) 科一起支撐著機(jī)器制造業(yè)。

帕斯卡原理的發(fā)現(xiàn)推開了大型鍛造設(shè)備之門。1653 年，法國物理學(xué)家帕斯卡發(fā)現(xiàn)不可 壓縮靜止流體中任意一點(diǎn)受外力產(chǎn)生壓強(qiáng)增值后，此壓強(qiáng)增值瞬時(shí)間傳至靜止流體各點(diǎn)。

并據(jù)此提出了帕斯卡原理運(yùn)用這一原理，可以在同一個(gè)流體系統(tǒng)中連接兩個(gè)活塞， 通過對小活塞施加小推力，通過流體中的壓力傳遞，就會在大活塞中產(chǎn)生較大的推力。

帕斯卡原理也因此運(yùn)用在水壓機(jī)之中，為液壓鍛造機(jī)的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。美國最先制造萬噸以上鍛造設(shè)備，大型鍛造設(shè)備備受美、蘇、德、法、捷克斯洛伐克等制 造業(yè)強(qiáng)國重視。

1893 年，美國伯利恒鋼鐵公司制造出世界首臺萬噸自由鍛造水壓機(jī)，蘇、德隨即跟上 步伐。20 世紀(jì)初，隨著重型機(jī)械設(shè)備的發(fā)展，水壓機(jī)的噸位迅速提高。

在 1905 年首 次出現(xiàn)以油為工作介質(zhì)的油壓機(jī)，性能得到進(jìn)一步改善。1934 年，前蘇聯(lián)在新克拉瑪 托爾斯克重型機(jī)械廠（N M ）建成了第一臺 10000 噸的水壓機(jī)。

同年，德國研制成 功 7000 噸模鍛液壓機(jī)。此后，德國在 1944 年前相繼制造了 30000 噸模鍛水壓機(jī) 1 臺、 15000 噸模鍛水壓機(jī) 3 臺。

二戰(zhàn)結(jié)束后大國爭相發(fā)展大型模鍛壓機(jī)。

1945 年二戰(zhàn)結(jié)束后，美、蘇兩國開始意識到大型模鍛壓機(jī)的重要性，以戰(zhàn)爭賠償?shù)睦?由拆走了德國的 4 臺模鍛液壓機(jī)，美國拆走 2 臺 15000 噸模鍛液壓機(jī)，前蘇聯(lián)拆走 15000 噸及 30000 噸模鍛液壓機(jī)各 1 臺。

這些設(shè)備也成為美、蘇兩國制造超大型模鍛 壓機(jī)的技術(shù)基礎(chǔ)。1947 年，國民黨政府也以戰(zhàn)爭賠償?shù)睦碛蓮娜毡静鸹?5 臺 1000- 3000 噸級水壓機(jī)，這些水壓機(jī)作為戰(zhàn)利品，后來成為新中國鍛造裝備發(fā)展的起點(diǎn)。

二戰(zhàn)結(jié)束后各國鍛造設(shè)備得到快速發(fā)展，1950 年，美國開始實(shí)施空軍重型壓機(jī)計(jì)劃 （The Air F r e e vy Press Pr gr m），決定由聯(lián)邦政府出資建造兩臺世界最大的 45000 噸和兩臺 31500 噸模鍛壓機(jī)。鍛造

1955 年，美國梅斯塔（MESTA）重型機(jī)器廠為美國鋁業(yè)（A ）建造了 1 臺 45000 噸模鍛壓機(jī)和 1 臺 31500 噸模鍛壓機(jī)。

同年， 美國勞威（LOEWY）公司也為威曼高登（Wym n-G rd n）建成了 1 臺 45000 噸模鍛壓機(jī)和 1 臺 31500 噸模鍛壓機(jī)。這 4 臺大型模鍛壓機(jī)為美國后來稱霸世界航空工業(yè) 奠定了雄厚的基礎(chǔ)。

這個(gè)時(shí)候捷克斯洛伐克還是以共和國的形式存在的，還沒有解體為兩個(gè)獨(dú)立的國家， 1956 年，他們成功地在 S ODA 廠投產(chǎn)了 1 臺 12000 噸的模鍛液壓機(jī)。

后來我國大躍 進(jìn)時(shí)期，為促進(jìn)重工業(yè)發(fā)展，從捷克斯洛伐克進(jìn)口了 1 臺 12000 噸的自由鍛造水壓機(jī)， 安裝在當(dāng)時(shí)還在籌建中的德陽第二重型機(jī)械廠。

前蘇聯(lián)為發(fā)展航空工業(yè)大力推進(jìn)鍛造業(yè)發(fā)展。自 1957 年起，至 1964 年止，前蘇聯(lián)為發(fā)展航空航天工業(yè)，先后建造了 6 臺萬噸級以 上的模鍛液壓機(jī)，其中包括2臺當(dāng)時(shí)世界最大的75000噸級的模鍛液壓機(jī)。

3臺30000 噸級的模鍛液壓機(jī)和 1 臺 15000 噸級的模鍛液壓機(jī)，這 6 臺的主要建造商是新克拉馬 托重型機(jī)器廠（ M3）、烏拉爾重機(jī)廠（Y3TM）和新西伯利亞重機(jī)廠。

其中新克拉馬托重型機(jī)器廠（ M3），為前蘇聯(lián)建造了兩臺世界最大的 7.5 萬噸級模 鍛液壓機(jī)，分別安裝在古比雪夫鋁廠和上薩爾達(dá)鈦廠。

這兩臺當(dāng)時(shí)世界最大的巨型機(jī) 器，總高 34.7 米，長 13.6 米，寬 13.3 米，基礎(chǔ)深入地下 21.9 米，總重 20500 噸。

工作臺尺寸 16 米×3.5 米，采用 12 缸 8 柱上傳動，模具空間凈高 4.5 米，滑塊行程 2000mm。它們是前蘇聯(lián)航空工業(yè)體系的國寶級裝備，1991 年前蘇聯(lián)解體后，被俄羅 斯繼承。

該廠現(xiàn)在是俄羅斯最大的鈦合金產(chǎn)品制造商——上薩爾達(dá)冶金生產(chǎn)聯(lián)合公司 （VSMPO-AVISMA）。法國錯(cuò)失鍛造發(fā)展機(jī)遇，航空制造業(yè)發(fā)展受到影響，必須向別國采購鍛壓機(jī)或者鍛壓零件。

法國于 1953 年分別在伊索公司和 Cr ut-L ire 公司，建造了兩臺 2 萬噸級模鍛水壓 機(jī)，用于制造航空鋁合金鍛件，但卻一直沒有超過 40000 噸的大型模鍛壓機(jī)。

1976 年， 法國奧伯杜瓦（Aubet&Duv ）特鋼公司，向?yàn)蹩颂m新克拉馬托重型機(jī)器廠（ M3）， 購買了一臺 6.5 萬噸模鍛水壓機(jī)，用于生產(chǎn)鈦合金模鍛件和航空鋁合金模鍛件。鍛造

2005 年，法國奧伯杜瓦公司，又從德國辛北爾康普集團(tuán)（Siempe k mp，1883 年成 立），訂購了一臺 4 萬噸級模鍛液壓機(jī)。

但是受限于加工能力，歐洲空中客車公司制造 A380 大型客機(jī)時(shí)，用的起落架鈦合金構(gòu)件，仍然需要送到俄羅斯的 7.5 萬噸級模鍛機(jī) 上去加工。

A380 客機(jī)的兩個(gè)六輪三軸小車式主起落架，承重超過 590 噸，要求壽命達(dá) 到 60000 個(gè)起落架次；采用 Ti-1023 鈦合金鍛造，長度達(dá) 4.255 米，重達(dá) 3210 公斤。 這是目前世界最重的航空鈦合金模鍛件。

新世紀(jì)美國仍為航空航天先進(jìn)鍛造做努力。

2005 年，美國鋁業(yè)收購了俄羅斯薩馬拉冶金廠的 75000 噸級模鍛液壓機(jī)，薩馬拉冶金 廠就是前蘇聯(lián)解體前的古比雪夫鋁廠。

2001 年，美國加州舒爾茨鋼廠就成功建造了 1 臺 40000 噸級的模鍛壓機(jī)。然而這并不能滿足快速發(fā)展的美國航空工業(yè)。

投資 1.1億美元翻新 1955年在俄亥俄州克利夫蘭工廠建成的 45000噸模鍛壓機(jī)。2015 年，位于美國洛杉磯市的韋伯金屬公司(Weber Met s)向德國西馬克集團(tuán)梅爾公司訂 購了 1 臺 60000 噸級 540MN 下拉式液壓模鍛機(jī)。

我國鍛造工業(yè)發(fā)展定位高，發(fā)展快

我國鍛造工業(yè)起步較晚，鍛造工藝及設(shè)備制造工藝經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展。從修復(fù)安裝 日本戰(zhàn)后陪產(chǎn) 20MN 自由鍛造機(jī)，到目前在精密模鍛、等溫模鍛領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先， 歷經(jīng)艱辛。

自建國至今，我國自由錘鍛呈現(xiàn)從蒸汽動力向電業(yè)驅(qū)動的動力轉(zhuǎn)型，自由 鍛造液壓機(jī)逐漸快速化、聯(lián)動化；模鍛錘從氣動逐漸轉(zhuǎn)向電液驅(qū)動，螺旋壓力機(jī)日漸 離合器式電動化，模鍛液壓機(jī)得到了長足發(fā)展，為精密模鍛和等溫模鍛的發(fā)展創(chuàng)造了 國際競爭優(yōu)勢。

1967 年，中國第一重型機(jī)器廠建成亞洲最大的 30000 噸級模鍛水壓機(jī)，裝備重慶西 南鋁加工廠（冶金部 112 廠）。該機(jī)于 1973 年 9 月投產(chǎn)，并服役至今，對于提高我國 特種高強(qiáng)度合金鍛件加工能力，做出重要貢獻(xiàn)，被譽(yù)為中國工業(yè)四大國寶之一。

停滯 40 年后迎來新一輪快速發(fā)展。

我國自 1973 年投產(chǎn)第 1 臺 30000 噸級的模鍛壓機(jī)后，停滯了將近 40 年，2003 年， 中國工程院師昌緒院士，組織了由全國 31 個(gè)企事業(yè)單位。鍛造

包括航空、機(jī)械、冶金、教 育等部門的五位院士和 17 位專家，組成了《發(fā)展我國大型鍛壓裝備研究——建設(shè) 8 萬 噸模鍛液壓機(jī)及其配套設(shè)備》咨詢組，再次向國家建議：

在十一五期間建造一臺 8 萬噸級模鍛液壓機(jī)，和一臺 1.5 萬噸難變形合金擠壓機(jī)，以使我國盡快獲得鈦合金、 高溫合金、超高強(qiáng)度合金鋼大型整體精化模鍛件的制造能力。

2007 年 11 月 15 日，國家發(fā)改委最終批復(fù)，同意中國二重集團(tuán)，聯(lián)合中南大學(xué)、燕山 大學(xué)、西安重型機(jī)械研究院等單位，設(shè)計(jì)制造 8 萬噸級模鍛壓機(jī)，項(xiàng)目總投資 15.17 億元。

其中企業(yè)自籌 3.03 億元，申請國家撥款 4 億元，申請銀行貸款 8 億元。規(guī)劃年 產(chǎn)航空、電力、石化等鈦 鋁合金模鍛件 1.5 萬件，重約 1.34 萬噸。

2010 年前后我國爆發(fā)式地研制了多臺大型壓機(jī)，僅 2012 年建成的就有 30000 噸（昆 侖重工）、40000 噸（三角航空）、80000 噸（德陽二重）模鍛壓機(jī)各一臺。

2012 年 3 月 3 日，中國首臺 40000 噸級模鍛液壓機(jī)，在西安閻良三角航空科技有限責(zé) 任公司進(jìn)行熱試車，并順利鍛造出首個(gè)大型盤類件產(chǎn)品。該機(jī)是目前世界最大的單缸 模鍛液壓機(jī)，采用鋼絲纏繞預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。

我國鍛造設(shè)備躋身世界一流。

2013 年，德陽二重自主研制世界最大的 8 萬噸級模鍛液壓機(jī)投產(chǎn)，一舉打破了前蘇聯(lián) 保持了 51 年的世界紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)了我國鍛造產(chǎn)品從高端向頂級的跨越，關(guān)鍵大型鍛件受 制于國外的時(shí)代徹底結(jié)束。

這臺 8 萬噸級模鍛液壓機(jī)，地上高 27 米、地下 15 米，總 高 42 米，設(shè)備總重 2.2 萬噸，2018 年，C919 大飛機(jī)的最大、最復(fù)雜的關(guān)鍵承力鍛件 ——主起外筒實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，就是這臺 80000 噸級的模鍛液壓機(jī)完成的。

目前世界上擁有 4 萬噸級以上模鍛壓機(jī)的國家，只有中國、美國、俄羅斯和法國。巨 型模鍛液壓機(jī)，是象征重工業(yè)實(shí)力的國寶級戰(zhàn)略裝備，是衡量一個(gè)國家工業(yè)實(shí)力和軍 工能力的重要標(biāo)志，世界上能研制的國家屈指可數(shù)。

我國擁有超前的模鍛液壓機(jī)技術(shù)儲備。清華大學(xué)已研發(fā)出 16 萬噸模鍛液壓機(jī)，是俄 羅斯 7.5 萬噸壓機(jī)的 2 倍多、美國 4.5 萬噸的 3.5 倍多。

我國鍛造工業(yè)體系完整、發(fā)展快、壁壘高，我國現(xiàn)已形成較為完整的鍛造工業(yè)體系鍛造

我國鍛造工業(yè)體系較為完善。我國鍛造工業(yè)體系目前已經(jīng)基本滿足國內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建 設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要，行業(yè)繼續(xù)保持全球最大的鍛造行業(yè)發(fā)展規(guī)模，并已具備支撐 走出去戰(zhàn)略布局的能力。

我國鍛造工業(yè)現(xiàn)已覆蓋航空、航天、航海、風(fēng)電、石化、汽 車、醫(yī)療、重型設(shè)備等等多個(gè)領(lǐng)域。鍛造行業(yè)的上游行業(yè)主要為各類金屬材料冶煉企業(yè)，如碳鋼、不銹鋼、合金鋼、高溫 合金、鈦合金、鋁合金等，上游原材料的供應(yīng)能力和技術(shù)水平直接影響鍛造行業(yè)的發(fā) 展水平。

鍛造行業(yè)的下游行業(yè)為各類裝備制造企業(yè)，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。如航空、航天、船舶、 電力（風(fēng)電、核電、水電、火電）、石化、鐵路及其他機(jī)械行業(yè)。

我國鍛造企業(yè)數(shù)量眾多，中低端競爭激烈而高端鍛造一片藍(lán)海。大部分鍛造企業(yè)主要 從事普通碳鋼、合金鋼、不銹鋼材料等鍛件的生產(chǎn)，對高溫合金、鈦合金、鋁合金、 鎂合金等特種合金材料的加工能力整體不足、產(chǎn)品技術(shù)含量及附加值相對較低、工藝 水平相對落后。

我國鍛造十三五期間發(fā)展迅速

我國鍛造工業(yè)在十三五期間的迅速發(fā)展得益于全球經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的發(fā)展。全球經(jīng)濟(jì)的發(fā) 展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化和信息化技術(shù)的發(fā)展，帶來了鍛造行業(yè)格局的大變化；

我國節(jié) 能環(huán)保要求的日益深入，航空航天、高端裝備、新能源汽車、軌道交通等領(lǐng)域輕量化高效 化發(fā)展日新月異，鍛造原材料從普通鋼材向高強(qiáng)度鋼材發(fā)展，從黑色金屬向有色金屬發(fā)展，鍛造工藝取得很大進(jìn)步。

十三五期間我國鍛造產(chǎn)量逐年增長。自2015年后，我國鍛件產(chǎn)量整體呈現(xiàn)持續(xù)增 長趨勢，到 2019 年達(dá)到 1198.4 萬噸，同比增長 5.04%；

2020 年中國鍛件產(chǎn)量達(dá)到 1349.2 萬噸，同比增長 12.58%。從鍛件產(chǎn)量看，目前我國已經(jīng)成為全球第一的鍛造 大國并持續(xù)領(lǐng)先。

十三五期間我國模鍛件產(chǎn)量年復(fù)合增長率達(dá) 8.08%。我國模鍛件產(chǎn)量自 2017 年 起增速開始下滑，2019 年我國模鍛件產(chǎn)量出現(xiàn)下降，而 2020 年模鍛件產(chǎn)量又以 14% 的增速一路飆升至 885 萬噸。

十三五期間我國汽車模鍛件產(chǎn)量年復(fù)合增長率達(dá) 6.78%。汽車模鍛件是我國模鍛 行業(yè)主要生產(chǎn)產(chǎn)品，2017-2019 年我國汽車模鍛件產(chǎn)量與汽車產(chǎn)量走勢保持一致，均 呈下降態(tài)勢

2020 年開始回升，并創(chuàng)下 2015 年以來新高，2020 年汽車模鍛件產(chǎn)量為 584 萬噸，較 2019 年的 489 萬噸同比增長 19.4%，占模鍛件總產(chǎn)量的 66.0%。鍛造

相比于 2016 年及以前，汽車模鍛件在模鍛件中的占比有所下降。由 2016 年的 72%降 至 2020 年的 66%，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)空間被航空、航天等大型部件的高端模鍛所替代。

我國自由鍛產(chǎn)量于 2016 年顯著下降，2017-2020 年間年復(fù)合增長率 8.7%。2020 年我 國自由鍛件產(chǎn)量達(dá)到 464.2 萬噸，較 2019 年同比增長 10%。

隨著國防軍工與航空航天事業(yè)的發(fā)展，我國環(huán)鍛件的市場需求持續(xù)增加，2017-2020 年間年復(fù)合增長率 14.4%。2020 年實(shí)現(xiàn) 124.7 萬噸產(chǎn)量，較 2019 年同比增長 62%， 占自由鍛件產(chǎn)量比例為 27%。

環(huán)鍛屬于高端鍛造工藝，主要應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)、航天 裝備，隨著我國軍用飛機(jī)和發(fā)動機(jī)的列裝、民用航空發(fā)動機(jī)國產(chǎn)化以及航天事業(yè)的快 速發(fā)展，未來我國環(huán)鍛件市場有望提速發(fā)展。

我國鍛造產(chǎn)品登入國際一流。如民用核電大型鍛件、大飛機(jī)的起落架、承力框、燃?xì)?輪機(jī)渦輪盤鍛件、快堆支撐環(huán)鍛件、核電鍛造泵殼的國產(chǎn)化等等，展示了十三五 期間鍛造行業(yè)發(fā)展的實(shí)際水平。

鍛造設(shè)備大型化、自動化、數(shù)字化和信息化充分得到發(fā)展。如大型電動螺旋壓力機(jī)、 大型熱模鍛壓機(jī)、大型模鍛液壓機(jī)、大型摩擦壓力機(jī)及大型輾環(huán)機(jī)、大型自由鍛液壓 機(jī)數(shù)量不斷增加，生產(chǎn)線周邊配套裝備的自動化程度明顯上升。

十三五期間，鍛造在工藝技術(shù)及裝備技術(shù)方面取得了較大的突破。面對激烈的全 球化市場競爭，企業(yè)管理的內(nèi)涵已從生產(chǎn)能力的提升轉(zhuǎn)向以提質(zhì)、增效、降本為主的 內(nèi)生動力變革。

產(chǎn)品、工藝技術(shù)、模具和裝備技術(shù)都產(chǎn)生了較大的突破。鍛造產(chǎn)品實(shí) 現(xiàn)多元化、復(fù)合化，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整體化、模塊化；

工藝技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了材料高強(qiáng)化、 輕量化、多樣化，正在向控形、控性、沖鍛結(jié)合等復(fù)合化工藝發(fā)展；模具和裝備 技術(shù)正朝著自動化、數(shù)字化、信息化方向發(fā)展。

政策紅利賦予鍛造工業(yè)超高定位

基于鍛造行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)地位，改革開放以來，政府和行業(yè)主管部門在政策上均 給予了大力支持。

由于鍛造工業(yè)介于產(chǎn)業(yè)鏈的中間位置，面向的是高端裝備制造業(yè)，其上 游的高端材料行業(yè)和下游的高端裝備制造業(yè)均享受多項(xiàng)國家政策支持，這些政策促進(jìn)了整 個(gè)行業(yè)多向、協(xié)同發(fā)展。

2006 年，國務(wù)院發(fā)布《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展綱要（2006 年-2020 年）》，提出 開發(fā)大型及特殊零部件成形及加工技術(shù)。鍛造

2011 年，國務(wù)院發(fā)布《工業(yè)轉(zhuǎn)型升級十二五規(guī)劃》明確加強(qiáng)鑄、鍛、焊、熱處理 和表面處理等基礎(chǔ)工藝研究、推進(jìn)精密工模具的創(chuàng)新發(fā)展；

國家發(fā)改委、科技部、 工信部、商務(wù)部、國家知識產(chǎn)權(quán)局聯(lián)合發(fā)布《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域 指南（2011 年度）》，將大型構(gòu)建的鍛造列為需要優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域。

2015 年，中國鍛壓協(xié)會發(fā)布《鍛造行業(yè)十三五發(fā)展綱要》，提出配合航空發(fā)動機(jī) 和燃?xì)廨啓C(jī)等下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃，聚焦提升基礎(chǔ)材料、核心基礎(chǔ)零部件（元器件）、 先進(jìn)基礎(chǔ)工藝、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)基礎(chǔ)的四基提升計(jì)劃。

2016 年，質(zhì)檢總局、國家標(biāo)準(zhǔn)委、工信部聯(lián)合發(fā)布《裝備制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量提升規(guī) 劃》，強(qiáng)調(diào)研究制定金屬成型、金屬加工、熱處理、鍛壓、鑄造、焊接、表面工程等基 礎(chǔ)工藝標(biāo)準(zhǔn)，提升可靠性和壽命指標(biāo)。

同年國務(wù)院發(fā)布《十三五國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn) 業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出掌握鋁鋰合金、復(fù)合材料等加工制造核心技術(shù)。

2021 年，中國鍛壓協(xié)會發(fā)布《中國鍛造行業(yè)十四五發(fā)展綱要》，提出重點(diǎn)發(fā)展基 礎(chǔ)核心技術(shù)，如基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)核心零部件、核心軟件等，解決制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸 問題，增強(qiáng)板、補(bǔ)短板。

上下游政策傳導(dǎo)效應(yīng)顯著。作為高端制造工藝，鍛造行業(yè)處于高端原材料與高端裝備制造 業(yè)的中游，上游的原材料發(fā)展政策、下游國防軍工、航空、航天、船舶、電力（風(fēng)電、核 電、火電）、石化、汽車等制造業(yè)均為決定國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重點(diǎn)高端制造行業(yè)。

相關(guān)政 策均認(rèn)可和強(qiáng)調(diào)了鍛造行業(yè)的基礎(chǔ)和決定性地位。 國防軍工行業(yè)推出政策鼓勵(lì)民間資本進(jìn)入國防軍工行業(yè)。隨著軍民結(jié)合、寓軍于民的武器 裝備科研生產(chǎn)體系建設(shè)進(jìn)一步推進(jìn)，鍛造行業(yè)市場空間進(jìn)一步打開。

鍛造行業(yè)具有高壁壘，強(qiáng)者恒強(qiáng)，鍛造行業(yè)高壁壘一：市場壁壘

高端裝備制造業(yè)長周期呈現(xiàn)定制化色彩，成就鍛造行業(yè)的市場壁壘。鍛件產(chǎn)品有多規(guī)格、 多品種、定制化的特點(diǎn)，鍛件行業(yè)的發(fā)展與下游客戶的定制需求密不可分，因此，需要與 主要客戶建立相對穩(wěn)定的合作伙伴關(guān)系。

民用領(lǐng)域壁壘在于進(jìn)入下游主機(jī)廠合格供應(yīng)商目錄。一方面，在與客戶確立合作關(guān)系 前，客戶對供應(yīng)商考核程序復(fù)雜，考察周期較長，對產(chǎn)品品質(zhì)、產(chǎn)品規(guī)格、供應(yīng)時(shí)間 等均有特定要求；

另一方面，雙方一旦確立合作關(guān)系，則該合作關(guān)系一般會相對穩(wěn)定， 其它同類廠商進(jìn)入存在一定難度。軍工領(lǐng)域壁壘受技術(shù)、型號、質(zhì)控、穩(wěn)定性等諸多方面影響。

一種新裝備的推出需要 經(jīng)過鍛件產(chǎn)品制造商、部件制造商、研究院所、主機(jī)廠等長時(shí)間的設(shè)計(jì)、研究、試驗(yàn)、 驗(yàn)證、改型等程序，并經(jīng)軍方檢驗(yàn)后方能最終定型生產(chǎn)；鍛造

同時(shí)，軍工客戶對各供應(yīng)商 提供的產(chǎn)品的質(zhì)量、技術(shù)等要求極高，為保證產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性，一旦確認(rèn)一種裝備的供應(yīng)關(guān)系，通常該裝備的供應(yīng)關(guān)系會長期且穩(wěn)定。因此，本行業(yè)的后進(jìn)入者將 面臨著一定的品牌和市場壁壘。

預(yù)研機(jī)制促成長期定制化上下游模式。航空裝備研制周期長，為了保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性 和一致性，以及控制研制周期，主機(jī)廠通常與供應(yīng)商緊密合作，一般自項(xiàng)目預(yù)研起， 就展開了同供應(yīng)商長達(dá)數(shù)十年的合作。

待項(xiàng)目進(jìn)入批產(chǎn)階段后，供應(yīng)商的銷售模式會 保持訂單→生產(chǎn)的模式，通常會獲得主機(jī)廠的預(yù)付款，呈現(xiàn)定制化色彩。鍛造企業(yè)一般側(cè)重某一領(lǐng)域，同時(shí)向其他領(lǐng)域延伸。

國內(nèi)不同的鍛造企業(yè)在主要方向 上術(shù)業(yè)有專攻。如三角防務(wù)偏重于航空航天鍛件，技術(shù)上偏向于模鍛和自由鍛；

派克 新材和航宇科技則在技術(shù)上偏向于輾環(huán)，業(yè)務(wù)范圍包括船舶鍛件、電力鍛件、航空鍛 件、航天鍛件、石化鍛件；通裕重工則主營電力鍛件，包括風(fēng)電、火電和核電。

鍛造行業(yè)高壁壘二：設(shè)備和資金壁壘

先進(jìn)鍛造設(shè)備建設(shè)周期長，建設(shè)成本高昂。我國歷史上曾依賴進(jìn)口，現(xiàn)已具備自主研發(fā)大 型模鍛液壓機(jī)的能力，代表設(shè)備有三角防務(wù)的 400MN 大型模鍛液壓機(jī)、300MN 等溫模鍛 液壓機(jī)。

輾制環(huán)形鍛件、大型自由鍛件對設(shè)備要求較高，如鍛壓機(jī)、輾環(huán)機(jī)等大型設(shè)備， 進(jìn)口設(shè)備單位價(jià)值往往過億，對資金要求較高。

原材料成本占比高，材料周轉(zhuǎn)占用大量資金。原材料采購及生產(chǎn)經(jīng)營周轉(zhuǎn)需占用大量流動 資金，因此，涉足本行業(yè)的企業(yè)必須具備強(qiáng)大的資金實(shí)力或籌資能力，對新進(jìn)入者形成較 高的資金壁壘。

2016-2020 年間，三角防務(wù)、派克新材、航宇科技三家鍛造企業(yè)直接材料 占主營業(yè)務(wù)成本 70%-80%；而從事機(jī)械加工，包含鍛造業(yè)務(wù)的中國一重，其直接材料成本 也占據(jù)了主營業(yè)務(wù)成本的 65%左右。

鍛造行業(yè)高壁壘三：生產(chǎn)技術(shù)壁壘

鍛造行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)壁壘高。鍛件產(chǎn)品有多規(guī)格、多品種、定制化的特點(diǎn)，先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備、 精細(xì)的質(zhì)量管理、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的長期積累是鍛件制造商得以長期發(fā)展的重要保障。

為保證產(chǎn) 品的一致性、穩(wěn)定性、可靠性及先進(jìn)性，企業(yè)需要大量專業(yè)研發(fā)人員及熟練技術(shù)員工，而 這些專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)及其技術(shù)的掌握需要企業(yè)長時(shí)間的積累。因而，鍛造行業(yè)具有一 定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及人才壁壘。鍛造

原材料必須選擇難變形材料。高性能、長壽命、高可靠性，是航空航天等領(lǐng)域高端裝 備鍛件制造追求的永恒目標(biāo)，以滿足高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、交變負(fù)載等極端服役條件。

采用輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐高溫等航空難變形金屬材料，比如高溫合金、鈦合金、鋁合金、 高強(qiáng)度鋼等，是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要途徑。

材料的特殊性為鍛造帶來諸多難點(diǎn)。由于高溫合金、鈦合金、鋁合金、高強(qiáng)度鋼等材 料合金化程度高、成分復(fù)雜，在實(shí)際加工當(dāng)中存在諸多難點(diǎn)：

塑性差，鍛造過程容 易開裂，需要嚴(yán)格控制變形程度；變形抗力高、流動性差，需要大載荷設(shè)備；鍛造溫度范圍窄，易產(chǎn)生混晶、組織不均勻問題，增加鍛造火次和操作難度；

形程度、變形速率和應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)等較為敏感，鍛造過程難以控制；組織狀態(tài)復(fù)雜多樣， 且對工藝條件較為敏感，組織性能難以控制。

難變形材料鍛造難度大，對鍛造工藝和熱處理工藝都有非常嚴(yán)格的要求。生產(chǎn)過程必 須嚴(yán)格控制各項(xiàng)工藝參數(shù)，形成配套完整的控制體系和控制規(guī)范，才能使產(chǎn)品的性能 指標(biāo)達(dá)到使用要求。

因此鍛造企業(yè)取得這些工藝參數(shù)和形成有效的控制體系，不但需 要具備深厚的材料和鍛造理論知識，而且需要進(jìn)行大量的反復(fù)計(jì)算分析、工程試驗(yàn)驗(yàn) 證和長期的工程實(shí)踐。經(jīng)過驗(yàn)證的成熟生產(chǎn)工藝是該行業(yè)的主要技術(shù)壁壘之一。

鍛造行業(yè)高壁壘四：軍工配套企業(yè)資質(zhì)壁壘

軍工配套企業(yè)具有較高的資質(zhì)要求，對新進(jìn)者形成較高的壁壘。國家對于民營企業(yè)參與軍 工產(chǎn)品供應(yīng)有更加嚴(yán)格的資質(zhì)要求，需要取得《武器裝備科研生產(chǎn)許可證》、《保密資格單 位證書》、《裝備承制單位資格證書》等資質(zhì)

且民營企業(yè)需經(jīng)過軍方對其產(chǎn)品性能、質(zhì)量 控制、技術(shù)水平、研發(fā)能力等進(jìn)行一系列綜合評估且達(dá)到要求后，才能與軍工企業(yè)進(jìn)行合 作為其提供產(chǎn)品。

從取得資質(zhì)到業(yè)績起量，一般需要經(jīng)過 4-6 年的周期。因軍工行業(yè)存在預(yù)研機(jī)制，鍛造企 業(yè)需要參與裝備研制的全周期，經(jīng)歷漫長的試制或小批量生產(chǎn)階段，從取得資質(zhì)、參與預(yù) 研到批產(chǎn)交付、業(yè)績起量，一般需要經(jīng)過 4-6 年的周期。

我國鍛造行業(yè)市場廣闊，航空航天鍛造將帶來千億級市場，我國航空鍛造迎來最佳放量時(shí)期，催生千億市場

飛機(jī)被稱為工業(yè)之花和技術(shù)發(fā)展的火車頭，產(chǎn)業(yè)鏈長，覆蓋面廣。為保持國家經(jīng)濟(jì) 活力、提高公眾生活質(zhì)量和國家安全水平、帶動相關(guān)行業(yè)發(fā)展具有重要作用。

鍛件是飛機(jī)的關(guān)鍵部件。鍛件制成的零件重量約占飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)重量的 20%~35%和 發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)重量的 30%~45%，是決定飛機(jī)和發(fā)動機(jī)的可靠性、壽命和經(jīng)濟(jì)性的重要 因素之一。鍛造

航空發(fā)動機(jī)的渦輪盤、后軸頸（空心軸）、葉片，機(jī)身的肋筋板、支架、機(jī) 翼梁、吊掛，起落架的活塞桿、外筒等都是涉及飛機(jī)安全的重要鍛件。

由于航空鍛件 所用材料以及零件工作環(huán)境的特殊性，航空鍛造成為技術(shù)含量最高、質(zhì)量控制要求最 嚴(yán)的行業(yè)。在裝備的特殊部位應(yīng)用不可取代。

飛機(jī)機(jī)身中的鍛件主要集中在主結(jié)構(gòu)承力件上。包括承力框、梁框架、起落架、機(jī)翼、 垂尾等主結(jié)構(gòu)件；風(fēng)擋、艙門邊緣、機(jī)載武器吊掛等等需要長期承受交變應(yīng)力的部件。 航空發(fā)動機(jī)價(jià)值約占軍用飛機(jī)的 25%、民用飛機(jī)的 22%。

立鼎產(chǎn)業(yè)研究《飛機(jī)機(jī)體材料結(jié)構(gòu)發(fā)展階段及航空零部件制造價(jià)值占比分析》一文指 出：軍用飛機(jī)和民用飛機(jī)因?yàn)橛猛镜娘@著不同，各組成部分價(jià)值占比差別較大。

對于 軍用飛機(jī)，動力系統(tǒng)占整機(jī)價(jià)值比最高，達(dá) 25%，航電系統(tǒng)次之，機(jī)體結(jié)構(gòu)占比約為 20%；對于民機(jī)，機(jī)體結(jié)構(gòu)占整機(jī)比超過 1 3，達(dá)到 36%，動力系統(tǒng)次之，航電和機(jī) 電系統(tǒng)合計(jì)占 30%。

證券導(dǎo)報(bào)在《中航重機(jī)：華麗轉(zhuǎn)身整機(jī)制造商 鋼筋鐵骨鍛造者》一文中指出：按價(jià)值 計(jì)算，鍛件在飛機(jī)構(gòu)件中價(jià)值占比約 6%~9%，在飛機(jī)發(fā)動機(jī)中價(jià)值占比約 15%-20%。

航空鍛造驅(qū)動因素一：軍用飛機(jī)進(jìn)入放量生產(chǎn)列裝階段，航空鍛造市場迎來黃金時(shí)期。

從數(shù)量上看，我國軍機(jī)總量與美俄存在較大差距，軍機(jī)增補(bǔ)空間很大。截至2021年， 美國擁有軍機(jī)數(shù)量為 13246 架，占比 25%，數(shù)量位居世界第一；

其次是俄羅斯，數(shù)量 達(dá)到 4173 架，占比 8%。我國擁有軍機(jī)數(shù)量為 3285 架，占比為 6%。橫向?qū)?biāo)美、 俄，我國軍機(jī)總數(shù)占比分別為：24.80%、78.72%。未來為應(yīng)對日益白熱化的國際競 爭，軍機(jī)增補(bǔ)空間很大。

從代際上看，我國軍機(jī)亟需迭代升級。美國和俄羅斯均已淘汰第二代戰(zhàn)斗機(jī)，完成了 向第三代、第四代戰(zhàn)斗機(jī)的轉(zhuǎn)型。而中國目前正在逐步淘汰二代機(jī)、向三代機(jī)轉(zhuǎn)型的 過程當(dāng)中，仍有大量二代機(jī)在服役。

航空發(fā)動機(jī)作為飛機(jī)的心臟，對材料具有超高要求，成為航空鍛造新增長極

航空發(fā)動機(jī)對制造工藝要求很高。高性能航空發(fā)動機(jī)追求的是在極有限的自身重量與 工作空間、極惡劣的工作條件下保證長期穩(wěn)定的服役性能，其制造技術(shù)要求極高，是 一種極端制造情形。

輕量化結(jié)構(gòu)、難變形原材料、復(fù)雜型面薄壁零件對航空發(fā)動機(jī)制造工藝提出高要求。 為達(dá)到高的推重比性能要求，航空發(fā)動機(jī)大量采用復(fù)雜的整體輕量結(jié)構(gòu)，如空心葉片、 寬弦葉片、整體葉盤等，以做到最大程度的減重；鍛造

同時(shí)高性能的鈦合金、高溫合金以 及復(fù)合材料也大量應(yīng)用，而這些材料都屬于典型的難加工材料；另外航空發(fā)動機(jī)關(guān)重 件多屬于復(fù)雜型面薄壁零件，對加工精度和表面質(zhì)量的要求極高。

精密鍛造在航空發(fā)動機(jī)制造中至關(guān)重要。賈麗等在《航空發(fā)動機(jī)零部件精密制造技術(shù)》 一文中指出：目前航空發(fā)動機(jī)的零部件鍛件毛坯占毛坯總重量的 50%以上，精密鍛造 技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)制造企業(yè)獲得了重視并被廣泛采用。

精密鍛壓技術(shù)制造的發(fā)動機(jī)零 部件的毛坯，具有精確的毛坯外形，可以實(shí)現(xiàn)小切削余量甚至無切削余量的空心渦輪 葉片、整體渦輪以及其他部件的加工制造。

隨著等溫模鍛、超塑性等溫模鍛等先進(jìn)的 鍛造技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，航空發(fā)動機(jī)制造企業(yè)已經(jīng)可以制造無偏析超細(xì)晶粒毛坯，并批 量生產(chǎn)無余量精鍛葉片。

航空發(fā)動機(jī)環(huán)鍛件主要包括航空發(fā)動機(jī)環(huán)鍛件和航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣。其中，航空發(fā)動機(jī) 環(huán)鍛件包括除機(jī)匣外的其他環(huán)形鍛件，主要包括封嚴(yán)環(huán)、支承環(huán)、風(fēng)扇法蘭環(huán)、固定 環(huán)、壓縮機(jī)級間擋圈、燃燒室噴管外壁環(huán)件、渦輪導(dǎo)向環(huán)、整流環(huán)等；

機(jī)匣包括風(fēng)扇 機(jī)匣、壓氣機(jī)機(jī)匣、燃燒室外機(jī)匣、高壓渦輪機(jī)匣、低壓渦輪機(jī)匣等。鍛件在航空發(fā)動機(jī)中具有核心地位。

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2013-2017 年中國航空發(fā)動 機(jī)行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》一文中分析了軍用飛機(jī)航空發(fā)動機(jī)中各部位的 價(jià)值占比。

其中，大量使用鍛件的盤軸件、葉片、框架、機(jī)匣、燃燒室、傳動裝置等占據(jù)了整個(gè)發(fā)動機(jī)價(jià)值的 70%以上，由此可見，鍛件在航空發(fā)動機(jī)中具有核心地位。

發(fā)動機(jī)屬于消耗品，在全生命周期內(nèi)大約翻修 4 次。其性能、耗油量與翻修次數(shù)有關(guān)，航 空發(fā)動機(jī)翻修次數(shù)影響翻修成本。

推力的衰減和油耗的增加是發(fā)動機(jī)翻修的主要原因。航空發(fā)動機(jī)翻修令航空發(fā)動機(jī)的 零部件因長期處于高溫、高壓的工作環(huán)境當(dāng)中，隨著使用時(shí)間的增長，部分零件會出 現(xiàn)疲勞破裂失效，發(fā)動機(jī)的性能也因此衰減，發(fā)動機(jī)耗油量也因此提升。

壽命期內(nèi)， 發(fā)動機(jī)性能衰減應(yīng)滿足 GJB241A-2010《航空渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)通用規(guī)范》 相關(guān)要求，推力衰減量不超過 5%，耗油率增加量不超過 5%。當(dāng)發(fā)動機(jī)性能衰減到此 紅線時(shí)，應(yīng)返廠進(jìn)行翻修，一般發(fā)動機(jī)翻修可以使其性能得到恢復(fù)。鍛造

發(fā)動機(jī)翻修可以使性能恢復(fù)，但翻修次數(shù)越多，可靠性恢復(fù)越有限。在首個(gè)翻修期內(nèi)， 早期故障多，平均故障發(fā)生時(shí)間（MTBF）較短，每個(gè)翻修期內(nèi)，大修后可靠性恢得 到恢復(fù)（MTBF 增加），但隨著使用時(shí)間的增加 MTBF 又逐步下降。

在全生命周期中， 每次大修的間隔時(shí)間逐漸縮短，大修逐漸頻繁，每次大修后 MTBF 逐漸縮短。航空發(fā)動機(jī)一般最多可以翻修 4 次。

董紅聯(lián)等在《航空發(fā)動機(jī)壽命控制體系和壽命評定方法》一文中描述了研究發(fā)動機(jī)性能、耗油量與翻修次數(shù)關(guān)系的試驗(yàn)。

試驗(yàn)選取 35 臺不同翻修次數(shù)的發(fā)動機(jī)進(jìn)行性能復(fù)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著修理次數(shù)的增加，發(fā)動機(jī)性能衰減 速率逐漸加快，并預(yù)測發(fā)動機(jī)使用至第五次大修時(shí)，其性能和耗油量已不滿足 GJB 241-2020 的要求。

即發(fā)動機(jī)在全生命周期中最多只能翻修 4 次。而在航空發(fā)動機(jī)實(shí)際 運(yùn)行當(dāng)中，更要參考翻修成本增加帶來的經(jīng)濟(jì)性問題，原則上發(fā)動機(jī)大修成本不應(yīng)超 過新機(jī)采購費(fèi)用的 50%。

大修換件率隨大修次數(shù)逐漸增加，具體情況為：首次大修為 9.8%，二次大修為 11.91%，三次大修為 12.38%，四次大修為 14.74%。

換件率、試車合格率是評估修理 損傷和修理經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)。發(fā)動機(jī)盤、軸、葉片、機(jī)匣等鍛造件均為影響使用安 全且價(jià)值量較高的重要零件。

根據(jù)現(xiàn)有的空軍值班和訓(xùn)練計(jì)劃，假設(shè)我國軍機(jī)平均每年執(zhí)飛 240-300 小時(shí)，以 240 小時(shí) 年計(jì)算戰(zhàn)斗機(jī)的執(zhí)飛時(shí)間，以 120 小時(shí)估計(jì)其他機(jī)型的執(zhí)飛時(shí)間，可以估計(jì)航空 發(fā)動機(jī)的日歷壽命。

航空鍛造驅(qū)動因素二：國產(chǎn)大飛機(jī)牽引民機(jī)零部件鍛造行業(yè)騰飛。

截至 2020 年底， 民航全行業(yè)運(yùn)輸飛機(jī)期末在冊數(shù)為 3903 架，其中：客運(yùn)飛機(jī) 3717 架，分別是寬體 458 架、窄體 3058 架、支線 201 架；貨運(yùn)飛機(jī) 186 架。

截至目前，我國自主研制的 90 座級支線客機(jī)——ARJ21-700 已經(jīng)交付運(yùn)營 66 架；190 座級干線客機(jī) C919 訂單已 達(dá) 815 架；280 座級遠(yuǎn)程干線客機(jī) CR929 已經(jīng)完成項(xiàng)目研制 G3 轉(zhuǎn)階段。

根據(jù)中國 GDP 年均 增長速度預(yù)測，中國的旅客周轉(zhuǎn)量年均增長率為 5.7%，機(jī)隊(duì)年均增長率為 5.2%。未 來二十年，中國航空市場將接收 50 座級以上客機(jī) 9,084 架，價(jià)值約 1.4 萬億美元（以2020 年目錄價(jià)格為基礎(chǔ)）。鍛造

其中 50 座級以上渦扇支線客機(jī) 953 架，120 座級以上單通 道噴氣客機(jī) 6,295 架，250 座級以上雙通道噴氣客機(jī) 1,836 架。到 2040 年，中國的機(jī) 隊(duì)規(guī)模將達(dá)到 9,957 架，占全球客機(jī)機(jī)隊(duì)比例 22%，成為全球最大的單一航空市場。

民用航空發(fā)動機(jī)壽命一般長于軍用航空發(fā)動機(jī)。計(jì)量民用航發(fā)一般有兩種方法，其一 是發(fā)動機(jī)循環(huán)次數(shù)，其二是發(fā)動機(jī)小時(shí)壽命。本文以發(fā)動機(jī)小時(shí)壽命作為測算依據(jù)。

未來窄體干線客機(jī)將是飛機(jī)增長的主力，新一代航空發(fā)動機(jī)的首次翻修間隔時(shí)間可以 達(dá)到 15000-20000 小時(shí)，遠(yuǎn)長于軍用航空發(fā)動機(jī)。

主流航空公司，如國航、東航、 南航，其飛機(jī)日利用率可以達(dá)到約 10 小時(shí)，平均每架機(jī)每年執(zhí)飛約 3650 小時(shí)。我們 據(jù)此估計(jì)民航發(fā)動機(jī)的日歷翻修間隔為 4.11 年-5.48 年，航發(fā) OEM 一般規(guī)定大修間隔 為 5 年。

航空鍛造驅(qū)動因素三：我國民用航空轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)步入快速發(fā)展期，正在向第一梯隊(duì)拔升。

航空轉(zhuǎn)包生產(chǎn)是全球航空飛機(jī)及發(fā)動機(jī)制造商普遍采用的一種基于主制造商-供應(yīng)商 的供應(yīng)鏈合作模式。

隨著我國技術(shù)和工藝水平的提升，疊加國際航空制造巨頭降本的需要， 我國民用航空轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)步入快速發(fā)展期。 國際航空工業(yè)轉(zhuǎn)包大體分三大梯隊(duì)，我國尚處第二梯隊(duì)，正在向第一梯隊(duì)拔升。

我國的航空工業(yè)外貿(mào)轉(zhuǎn)包生產(chǎn)始于 1980年，先后與美國波音、歐洲空客、加拿大龐巴 迪、巴西航空工業(yè)等世界先進(jìn)飛機(jī)制造公司以及美國 GE 公司、英國羅羅公司、美國 普惠公司等發(fā)動機(jī)制造公司簡歷了工業(yè)合作關(guān)系。

開展了廣泛的航空零部件外貿(mào)轉(zhuǎn)包 生產(chǎn)，項(xiàng)目涉及機(jī)頭、機(jī)翼、機(jī)身、尾段、艙門、發(fā)動機(jī)環(huán)鍛件、機(jī)匣、葉片等等多 種產(chǎn)品。而目前，中國航空轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)處于高速發(fā)展時(shí)期。

國際航空工業(yè)轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)大體分為三大梯隊(duì)，我國處于第二梯隊(duì)，主要面向機(jī)體結(jié)構(gòu)件 和航發(fā)零件的制造、部件的裝配。

第一梯隊(duì)主要面向設(shè)計(jì)開發(fā)、工程制造和大部件集 成，技術(shù)難度復(fù)雜，附加值高，參與者以美國、歐洲、日本為代表；

第二梯隊(duì)主要面 向機(jī)體結(jié)構(gòu)件制造、航發(fā)零件的制造及部件的裝配，技術(shù)難度和附加值居中，參與者 以我國、韓國、墨西哥、突尼斯為代表；

第三梯隊(duì)主要面向零件組件供應(yīng)，技術(shù)難度 和附加值低，參與者以俄羅斯、印度、馬來西亞為代表。我國航空工業(yè)外貿(mào)轉(zhuǎn)包正在向第一梯隊(duì)拔升。

隨著2017年空客（天津）總裝有限公司 的成立和 2018年波音鍛造（舟山）交付中心的落成，我國航空工業(yè)外貿(mào)轉(zhuǎn)包正式吹響了向 全球第一梯隊(duì)拔升的號角，開始由零部件轉(zhuǎn)包邁向總裝、交付的新臺階。

我國航空工業(yè)轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)交付金額逐年上升。據(jù)《中國民用航空工業(yè)年鑒 2020》統(tǒng)計(jì)， 2019 年我國民用航空產(chǎn)品轉(zhuǎn)包生產(chǎn)交付金額 25.6 億美元，同比增加 40.5%，其中飛機(jī)零 部件 14.4 億美元，同比增長 36.0%；

發(fā)動機(jī)零部件 7.0 億美元，同比增長 2.5%；民用航 空機(jī)載系統(tǒng)和設(shè)備零部件 1.0 億美元，同比增長 11.2 倍；其他民用航空產(chǎn)品及零部件 3.2 億美元，同比增長 3.4倍。

轉(zhuǎn)包生產(chǎn)新增訂單 22.3億美元，同比增長 1.1%；儲備訂單 46.8 億美元，同比減少 13.5%。

中航工業(yè)和中國航發(fā)為承接航空國際轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)主力，民營企業(yè)參與廣泛，發(fā)展勢頭迅猛， 相關(guān)參與方均取得國際航空/航發(fā)巨頭合格供應(yīng)商資質(zhì)。

機(jī)體結(jié)構(gòu)件的轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)主要集中于機(jī)體結(jié)構(gòu)零件和部件的生產(chǎn)。參與方式逐步由提供 零件分包生產(chǎn)向部組件和大部段集中交付演進(jìn)，空客（天津）總裝基地的落成更是將 我國對航空轉(zhuǎn)包項(xiàng)目推向了總裝的環(huán)節(jié)。

參與廠商有中航工業(yè)旗下的西飛、沈飛、成 飛、哈飛、昌飛、洪都和中國商飛旗下的上飛公司等。

航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)主要集中于軸、環(huán)件、機(jī)匣、葉片的制造。參與廠商主要是中國 航發(fā)旗下的黎陽、黎明，中航重機(jī)旗下的宏遠(yuǎn)、安大，以及民營企業(yè)航宇科技等。

航空轉(zhuǎn)包承接商均取得了國際航空巨頭的相關(guān)資質(zhì)。機(jī)體業(yè)務(wù)參與商取得了波音、空 客、巴航工業(yè)、龐巴迪等飛機(jī)著制造商的合格供應(yīng)商資質(zhì)；

航發(fā)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)包參與者包括中航重機(jī)旗下的安大鍛造、宏遠(yuǎn)鍛造，航宇科技，派克新材等，相關(guān)參與廠商已全部 或部分取得 GE、羅羅、賽峰、美捷特、普惠、柯林斯、霍尼韋爾、MTU 等航發(fā)巨頭 的合格供應(yīng)商資質(zhì)。

技術(shù)內(nèi)功提升+降本外需擴(kuò)大，未來航空鍛造轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)將更上新臺階

我國航空鍛造技術(shù)和工藝水平的提升拉動國際航空轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)向國內(nèi)轉(zhuǎn)移。隨著中國航 空零部件制造商的涌現(xiàn)，生產(chǎn)工藝和技術(shù)水平不斷提高，產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性能夠滿足 國際航空發(fā)動機(jī)制造商的高品質(zhì)要求。

降本的需要推動國際航空巨頭擴(kuò)大對我國的航空鍛造業(yè)務(wù)外包。出于降低成本、提高 盈利能力的考慮，國際航空零部件轉(zhuǎn)包業(yè)務(wù)仍將繼續(xù)向我國轉(zhuǎn)移，為我國航空鍛造、 航發(fā)環(huán)鍛件研制、生產(chǎn)企業(yè)帶來更多的發(fā)展機(jī)遇。鍛造

衛(wèi)星發(fā)射刺激運(yùn)載火箭對航天鍛件的需求

航天工業(yè)是國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是維護(hù)國家主權(quán)領(lǐng)土完整和政治安全的重要保障。航天裝備 水平是代表一國航天能力的核心標(biāo)志，也是衡量國家綜合國力的重要標(biāo)志之一。

經(jīng)過建國 以來幾十年的努力，我國航天工業(yè)已經(jīng)由最初的單純仿制逐步發(fā)展到目前自行研制為主， 而且正向低成本、快速反應(yīng)制造的方向發(fā)展，在一些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了相當(dāng)數(shù)量關(guān)鍵工藝技術(shù)的 突破，有些已接近國際先進(jìn)水平。

航天產(chǎn)業(yè)是我國少數(shù)幾個(gè)水平先進(jìn)、可在國際市場上與 發(fā)達(dá)國家競爭的產(chǎn)業(yè)之一。運(yùn)載火箭是航天發(fā)展關(guān)鍵裝備。

運(yùn)載火箭作為將衛(wèi)星、飛船、空間站、深空探測器等推入 預(yù)定軌道的載體，其發(fā)展與后者的發(fā)展?fàn)顩r緊密相關(guān)，為保證我國衛(wèi)星、空間站、載人航 天與探月工程等重大航天工程的順利推進(jìn)，我國運(yùn)載火箭的發(fā)展也十分迅速。

截至目前， 具有自主知識產(chǎn)權(quán)和較強(qiáng)國際競爭力的長征系列運(yùn)載火箭已成為我國運(yùn)載火箭的主力， 長征系列運(yùn)載火箭具備發(fā)射低、中、高不同軌道、不同類型衛(wèi)星的能力，截至 2021 年 12 月 30 日，我國長征系列運(yùn)載火箭已經(jīng)發(fā)射 405 次。

我國目前主要的運(yùn)載火箭是長征系列火箭，它的技術(shù)發(fā)展起步于 20 世紀(jì) 50 年代。在國家 大力支持下，經(jīng)過幾代航天人的不懈努力，先后研制了長征一號、長征二號、長征三號、 長征四號等 15 個(gè)型號的長征系列運(yùn)載火箭，已經(jīng)初步具備了較為完整的運(yùn)載能力。

實(shí)現(xiàn)了 從常溫推進(jìn)劑到低溫推進(jìn)劑、從串聯(lián)到捆綁、從一箭單星到一箭多星、從發(fā)射衛(wèi)星到發(fā)射 載人飛船、從發(fā)射地球軌道衛(wèi)星到發(fā)射深空探測器的跨越式發(fā)展。

具備了將航天器送入任 何空間軌道的能力，在國際衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)市場中占據(jù)了一席之地，構(gòu)建了具有我國獨(dú)立知 識產(chǎn)權(quán)的長征系列運(yùn)載火箭型譜。

我國運(yùn)載火箭發(fā)射次數(shù)不斷攀升。自2018年起，我國運(yùn)載火箭軌道發(fā)射次數(shù)長期處于 世界第一，尤其在 2021 年，我國運(yùn)載火箭次數(shù)呈現(xiàn)井噴式增長。

截至 2021 年 12 月 30 日，我國已經(jīng)發(fā)射火箭 55 次，比美國多 10 次，較 2020 年全年增長 41%，發(fā)射次 數(shù)占全球發(fā)射次數(shù)的 38%。