一、特种合金精密环轧及自由锻件简介
特种合金精密环轧及自由锻件主要是应用高温合金、钛合金、铝合金、轴承钢及不锈钢等特种合金金属材料辗轧成特定尺寸和形状的锻件产品，其主要应用加工航空发动机和燃气轮机机匣、航天运载火箭结构件、高速列车轮毂及轴承、导弹壳体、电机护环、风力发电设备中的轴承环、工程机械设备的回转支承等，
二、所属行业特点分析
特种合金精密环轧及自由锻件行业是锻压领域中的一个细分行业，产品普遍应用于航空航天、兵器装备、工程机械等高端装备制造领域。具有“特殊、专业、精密”的特点，具体表现在以下三个方面：
1、加工对象“特殊”。高温合金、钛合金等具有难变形、耐高温、抗腐蚀、高强度等特点的特种金属材料，是航空航天、高铁轴承、高端机械、大型核电设备等高端装备的理想零部件材料。加工材料的特殊性是其区别于普通锻压行业的主要标志之一。
2、加工设备“专业”。由于特种金属材料自身难于加工的性质，决定了其加工设备高性能的特点。特种合金精密环轧及自由锻件主要加工设备有大吨位（一般都在几千吨）数控锻压设备、大型数控辗环设备和数字控制加热炉等。高性能的生产设备一方面保证了产品的质量和技术含量，另一方面也提高了进入该行业的门槛。
3、加工过程“精密”。特种合金对加热温度、锻压工艺、热处理参数等都有很高的要求，所以整个加工过程都需要精密的控制。例如，航空发动机常用的钛合金材料由于导热率低、锻造温度范围窄（一般为碳钢的1/3）、易与氢反应等特点，使其在锻造过程中需要根据产品的技术要求，并基于不同钛合金的相变点情况，合理的制定钛合金的锻造及热处理温度，加热过程需使用温度均匀性极高的数控电加热炉，同时为了保证钛合金坯料的淬透性和显微组织均匀，在锻造过程中往往还需要增加锻造火次。钛合金通过调整热加工的温度及变形量等，相同钛合金材料可以得到不同的相变组织，得到的机械性能区别也很大。因此，想要生产符合航空航天质量要求的产品，就必须精确的掌握相关材料各项加工参数。
另外，由于特种合金价格昂贵，生产企业必须通过提高加工精度、减少加工余量、改善加工工艺等方式来减少原材料损耗，以最大限度降低生产成本，提高产品竞争力。同时精密的加工过程，对于保证产品质量的可靠性和一致性也有非常重要的意义。
三、行业市场前景分析
（一）全球锻压产品的市场容量
根据中国锻压协会、北美锻压协会（FIA）、欧洲锻压协会（EF）的统计，2009年至2011年，全球锻压行业呈现出稳定上升的发展趋势，年产量复合增长率7.7%。2009年爆发全球性金融危机，在一定程度上影响了锻压行业的发展，全球锻压产品年产量2,203万吨，销售收入1,093亿美元。2009年至2011年，随着世界经济的好转，锻压产品的市场也逐步恢复，至2011年底全球锻压产品产量2,750万吨，实现销售收入1,436亿美元，已基本恢复到金融危机前的水平。根据中国锻压协会公布的数据显示2012年至2015年，全球锻压市场将继续保持稳步上升态势，至2015年全球锻压产品产量将达到3,556万吨，实现销售收入将达到1,778亿美元。
（二）全球锻压产品的市场分布
在全球锻件市场规模总体保持稳定增长的同时，生产重心逐渐转向中国、印度等发展中国家。从锻件产量来看，中国和欧洲是全球最主要的锻件生产基地，2013年，两大地区占据全球锻件产量的62%。欧盟凭借其强大的技术优势和广阔的应用市场，占据全球锻件市场21%的份额。而中国作为世界上最大的发展中国家，锻件产量占全球的41%，但仍有很大的发展空间，特别是在大型高端锻件、特种合金精密锻件等领域。究其原因，一方面，与发达国家相比中国具有明显的人力成本优势，与其他发展中国家相比中国又拥有较为完善的工业体系；另一方面，中国已经进入了以市场为主导的重工业化时期，在国家政策的大力支持下，航空航天、工程机械、交通运输、节能环保等相关的装备制造业将得到快速发展，这必然会增加市场对锻件的需求，为锻造行业的发展提供良好的市场环境。正因如此，国外巨头纷纷将大量技术含量不高、附加值低的低端锻件生产转向中国，一些企业在国内设立了分子公司，另外一些则加大了对中国锻件的采购力度。
根据欧洲锻压协会（EF）、北美锻压协会（FIA）、日本锻压协会（JFA）和中国锻压协会公布的数据，全球锻压市场按照产品结构主要可分为：模锻件及冲压件市场、环轧件市场和自由锻件市场。 尽管全球锻件市场正在发生产业转移，但高端锻件市场仍然被欧美日等发达国家所占据，而低端锻件市场则被中国、印度等发展中国家所占有。国外先进锻造企业依靠长期的技术积累和强大的研发能力，掌握了先进的锻造工艺，但其生产成本较高，在低端锻件领域难以与中国、印度等发展中国家相抗衡，因而把注意力集中于技术和附加值相对较高的高端锻件领域。而中印等发展中国家则依靠低廉的成本和快速发展的市场得以占领低端锻件领域，但缺乏先进的锻造设备和锻造工艺，很多高端锻件产品，如特种合金锻件，还依赖于国外进口，高端锻件的缺乏成为限制这些国家下游装备制造业发展的重要因素。随着产业转移的深入和自身高端装备制造业的发展，这种局面正在改变，国内部分锻造企业通过吸收引进技术，加强研发合作和技术积累，在锻造技术工艺上已经取得长足进步，其高端锻件产品已经能够逐步替代进口产品，并且部分企业还进入跨国公司的全球采购体系。
（三）特种合金精密环轧及自由锻件的应用及市场需求情况
根据欧洲锻压协会的最新统计，2013年全球的环轧件市场约占全球锻压市场的6.3%，其中中国的环形件产量约占全球环形件产量的48.8%；自由锻件产量约占全球锻压产品总产量的18.5%，其中中国自由锻件产量占全球自由锻件产量的62.8%。
在锻件产品中，环轧件的占比虽然较小，但其在下游应用领域中却占据着非常重要的地位，尤其是特种合金精密环轧件，是航空航天、高速列车、能源设备、工程机械、船舶、兵器装备等高端装备核心构件。特种合金自由锻件的主要应用产品为飞机结构件、风电主轴等。特种材料精密环轧及自由锻件的直接及间接应用情况如下图所示：
特种合金精密环轧及自由锻件的直接应用领域为航空发动机结构件、燃气轮机结构件、轴承和回转支承结构件、火箭和导弹壳体、高铁轮毂、大型法兰、齿轮等；其终端应用领域为航空航天装备、发电设备、高铁设备、兵器装备、工程机械和船舶等。
1、航空领域的应用与需求情况
在航空领域，无论是飞机整机还是航空发动机等关键部件，特种合金锻件都占据着举足轻重的地位。根据国金证券关于重型机械行业的研究报告显示，按重量计算，飞机上有85%左右的构件是锻件，它们是飞机的“骨骼”。飞机不仅价值高，而且涉及到乘员生命安全，一旦出现事故将会造成极其严重的后果，因此飞机对其材料和部件的质量和安全性要求非常高。飞机中涉及到运行安全的关键部件，如飞机发动机、飞机起落架等大多采用高强度、耐高温、耐磨、耐腐蚀、稳定性强的特种合金锻件（如：铝合金、钛合金、高温合金等）制造而成。在飞机的各种零部件中，航空发动机具有非常重要的地位，是飞机整体里价值密度最高的部件之一。根据中国锻压协会编著的《特种合金及其锻造》一书的数据显示，在一台先进的飞机发动机上，高温合金和钛合金分别要占总重量的55-65%和25-40% ，这些高温合金和钛合金材料大部分是锻件，其中环锻件主要用于机匣、转动件、燃烧室、密封环、支撑环等部位。
航空发动机的应用市场包括民用航空和军用航空。目前全球能够独立自主进行军用航空发动机研制生产的国家仅有美国、英国、法国、俄罗斯、乌克兰、中国等少数几个国家，而目前拥有民用航空发动机整机研制生产能力的国家则主要在英、法、美等国。
全球航空发动机巨大的市场需求量为航空发动机锻件提供了巨大的市场空间。根据ROLLS-ROYCE的预测，2010-2029年全球民用及军用航空发动机总需求量约9,600亿美元。在航空发动机中，环锻件价值约占其总价值的6%。由此保守估计2010-2029年，全球航空发动机环锻件市场需求约597.6亿美元，年均需求达29.88亿美元。
国际航空发动机市场的巨大需求，给全球的环锻件生产企业带来了巨大的商机。而随着国际航空发动机制造商的锻件采购逐步向中国转移，国内航空发动机锻件生产企业将迎来更大的发展机遇。例如，根据《中国锻造行业机遇与发展态势》的预测，GE AVIATION作为全球三大航空发动机制造商之一，其产品占据世界航空发动机市场25%的份额，到2015年，其锻件产品80%将在中国采购。
随着我国科技水平的不断提高，我国航空航天事业呈现出快速发展的局面，为航空发动机及其锻件产业的发展提供了良好的机遇。国家统计局数据显示，我国航空航天器工业总产值从2004年的502亿元增长到2010年的1,598亿元，年均复合增长率达21.29%。
从市场结构来看，目前我国民用航空领域产品的国产化水平还很低，民航飞机及发动机主要以进口为主。国内航空发动机厂商主要以生产军用航空发动机为主。目前，我国航空发动机生产企业主要有:航空动力、成发科技、沈阳黎明、贵州黎阳和南航工业。
军用航空发动机及其技术水平对于一个国家维持国际地位，保卫国防安全具有重要意义。由于发达国家对军用航空发动机及其配套技术施行封锁，使我国很难通过引进的方式获得先进的航空发动机技术。因此，我国军用航空发动机技术的发展只能依靠自主研发，国家每年都会投入大量的资金来研制军用航空发动机。近年来，我国国防预算增长迅速，从2007年的3,509亿元增长到2014年的8,082亿元，年均增长率高达10.99%。国防预算的持续增长为航空发动机的研制提供了资金保障。
2、燃气轮机环锻件应用与需求情况
燃气轮机是一种以连续流动的气体作为工作介质，将热能转换为机械能的内燃式动力机械，其构造及工作原理与航空发动机类似，具有效率高、功率大、体积小、投资小、运行成本低和寿命周期长等优点，按功率可分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机。轻型燃气轮机为航空发动机的转型，其优点在于装机快、体积小、启动快、循环效率高，主要用于电力调峰和船舶动力；重型燃气轮机为工业型燃机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电。燃气轮机内部处于高温、高压和高速旋转状态。因此，燃气轮机众多构件也多采用高强度、耐高温、稳定性强的钛合金和高温合金锻件制造而成。燃气轮机中环锻件材料同样以高温合金和钛合金为主，主要用于机匣、转动件、密封环、燃烧室、支撑环等部位。
（1）燃机环轧件的国际市场需求
电力行业
燃气发电是应用液体和气体燃料通过燃气轮机转变为机械能，然后带动发电机发电，是燃气轮机最主要的应用领域。与煤电相比，天然气发电过程中几乎没有烟尘、二氧化硫等排放，二氧化碳排放量也大大小于煤炭发电，是一种清洁优质能源。燃气轮机电站拥有热效率高、体积小、污染少、自动化程度高等优点，由一台大燃气轮机组成的联合循环发电机组最大功率等级接近50万千瓦，供电效率达55%～58%，最高达60%，远高于超临界汽轮机组的效率（约40%～45%）。而且，燃气轮机电站初始投资、占地面积和耗水量等都比同功率等级的汽轮机电厂少得多。目前，在世界新增的发电机组中，主要为燃气轮机及其联合循环机组，世界市场上一度出现燃气轮机供不应求的局面。统计数据显示：2006年全球天然气发电量为3.8万亿千瓦时，到2009年增加到4.3万亿千瓦时，占发电总量（20万亿千瓦时）的24.45%。国际能源署预测2012～2035年间，全球将新增天然气发电装机容量13.92亿千瓦，带动燃气发电机组年均需求量6,187.5万千瓦。
船舶动力
燃气轮机作为船舶动力装置主要应用于军舰，如护卫舰、驱逐舰、巡洋舰、航空母舰等，具有功率大、体积小、启动快和噪音低等特点。在同等功率下，燃机的体积是柴油机体积的1/3～1/5，是蒸汽轮机体积的1/5～1/10，非常符合军舰分舱小、航速高的要求。同时，燃气轮机可以在短时间内加速到最高转速，能够快速响应战场环境的变化。另外，燃气轮机噪声低频分量小，不易被敌方声纳探测追踪，增加了军舰的隐蔽性和安全性。目前，美国、英国等海军强国的主力水面作战舰艇已完成燃气轮机化。
当今世界政治环境复杂多变，全球局部战争和地方冲突此起彼伏。为维护自身利益，世界各国都加大军费投入，增加军舰数量，扩大海军规模。2011年，美国军事研究机构AMI国际高级分析师鲍勃·纽金特预测，全球未来20年，将新增军舰数量2,494艘，军费投入金额达到6,735亿美元，平均每年336.75亿美元。世界各国在军舰上的巨大投入，势必会带动军舰动力系统之一的船用燃气轮机需求的增长。
报告显示，每一百万千瓦（GW）燃气轮机组的投资中，燃气轮机价值约为3.5亿美元，2012-2035年燃气轮机价值年均需求价值为216.55亿美元。燃气轮机与航空发动机结构类似，特种合金环锻件占整个燃气轮机总价值的6%。燃气轮机用于发电占整个燃气轮机应用领域行业产值的90%。
全球燃气轮机市场需求量的不断增长，为其上游产品特种合金环轧件提供了巨大的市场空间，2007-2010年燃气轮机特种合金环锻件年需求量基本都保持在10亿美元以上。尽管在全球金融危机强烈冲击下，2009年燃气轮机特种合金环锻件需求量出现下滑，但随着全球经济复苏，燃气轮机特种合金环锻件需求量逐步恢复增长。根据中国锻压协会的预计，2011-2035年间，全球燃气轮机特种合金环锻件年均需求量将达16.04亿美元。
3、轴承用环锻件的应用与需求情况
轴承是机械设备中不可或缺的基础零部件，几乎所有机械设备都需要使用轴承。轴承工业，尤其是中大型、高速、重载轴承的发展水平的高低，在一定程度上代表了一个国家机械工业及其他相关产业的发展水平。
特种合金精密环轧锻件主要用于生产中大型高速重载轴承的内外圈，是决定轴承承载能力、运转性能的关键部件，是轴承最为重要的组成部分，其下游应用领域主要是高铁设备、风电机组、工程机械、兵器装备等高端装备制造业。轴承内外圈的材料主要是轴承钢，其具有高耐磨性、高硬度、耐热耐腐蚀、高疲劳强度等特点。轴承钢的这些特点在决定了轴承高性能的同时，也对其锻造技术提出了很高的要求。特种合金环轧件在轴承中的应用位置情况如下图所示。
（1）风电领域的应用情况
根据电力行业“十二五”规划的数据显示，2010年，我国风电新增装机容量1,890万千瓦，居世界第一位。截至2010年底，我国具备大型风电场建设能力的开发商超过20家，共已建成风电场800多个，风电总装机容量（除台湾省未统计外）4,470万千瓦，超过美国，居世界第一位。预计2015年国内风电总装机容量达1亿千瓦。风电行业的快速有序发展，将对其配套基础零部件行业特别是特种合金精密环轧锻件行业带来持续的市场需求。
（2）高铁领域的应用情况
高铁用轴承具有转速高、承载重、寿命长、稳定性好、耐高温、抗冲击性强等特点。高铁轴承对材料和加工工艺的要求也非常苛刻，目前，中国高铁的动车组用轴承基本为SKF、SCHAEFFLER、TIMKEN、NSK等外资企业所垄断。
我国2012年全国铁路固定资产投资5,000亿元人民币，高铁运营里程9,356公里，位居全球首位。2013年，全国铁路将安排固定资产投资6,500亿元，投产新线5,200公里以上。预计到2020年，我国高速铁路里程将达1.8万公里，是目前德国、日本、法国三个国家高速铁路里程总和(6,000公里)三倍。高速列车的数量也随着高速铁路营运总里程数的增加而迅速增加，我国动车数量已从2009年的285列，增加至2011年的652列。根据铁道部“十二五”发展目标，至2015年全路投入运营的动车组数量达到1,500列以上。此外，高铁轴承的维修市场份额也非常可观。高铁建设步伐的加快，必然会给高铁轴承用环锻件带来广阔的市场前景。
（3）工程机械的应用与需求情况
工程机械工作时间长，负荷极重，工作环境恶劣，所以工程机械用轴承需要满足承载大、抗冲击、耐磨耐腐蚀等要求。工程机械用轴承主要分布在操作台回转支承、变速箱、差速器、液压装置中，如下图所示。
我国工程机械行业规模总量跃居世界首位，成为我国国民经济发展的重要支柱产业之一。2010年，我国工程机械行业实现销售收入4,367亿元，同比增长38.3%。国家“工程机械十二五规划”指出，到2015年工程机械行业销售规模预计将达到9,000亿元，年平均增长率大约为17%。工程机械行业的高速增长也必然带动其上游零部件行业的飞速发展，作为工程机械重要基础零部件的特种合金精密环轧及自由锻件必然面临广阔的市场空间。
4、航天领域及兵器装备领域的应用与需求情况
先进的武器装备是捍卫国家主权、领土完整，防备外来侵略和颠覆的基础，是保证国家军事及与军事有关的政治、外交、经济、文化等诸多方面顺利发展的前提。我国自建国以来，一直重视军事现代化建设，尤其是对“高、精、尖”兵器装备的研发更是现代化军事发展的重中之重。而特种合金精密环轧锻件是制造先进兵器的关键零部件，如坦克炮台的回转支承、导弹和火箭的壳体等。
兵器装备的发展与我国国防经费的投入密切相关。我国的国防军费投入呈每年递增的趋势，其金额约占我国GDP的1.3%左右。我国的国防经费主要包括人员生活费、训练维持费和武器装备费，这三项费用大约各占三分之一左右。根据中国政府发布的数据显示，2014年国防预算达8,082亿元。在国家大力发展现代化军事的大背景下，这些经费将大部分投入高端武器装备的生产与研发，如战斗机、航母、军舰、导弹等。特种合金环轧锻件作为高端兵器装备的重要基础零部件，其需求情况将随着现代化国防建设的发展而稳步提升。
（四）行业的竞争情况
从行业的竞争格局来看，国外特种合金精密锻压行业以英国、美国、德国和日本走在世界前列，依托高端的生产设备及先进的加工工艺，能够生产出大尺寸、高精度、高性能的产品。高端的产品结构具有更高的附加值，同时也占据着全球主要的高端应用市场。
同国外的先进技术水平相比，我国锻压行业仍处于一个相对落后的位置。国内大部分锻压企业主要从事普通碳钢材料锻件的生产，对特种合金的加工能力整体不足、产品技术含量及附加值低、工艺水平相对落后、应用领域以低端零部件制造业为主。随着国民经济的发展，以及国家对高端装备制造业和重要基础零部件行业的大力支持，国内锻压行业也在逐步朝着“专、精、特“的方向发展。国内具有一定规模的特种合金精密环轧锻件生产企业较少，主要以资金雄厚的大型国有航空配套企业为主，如中航重机等。
