结构钢是什么?结构钢试产供给分析

结构钢市场分析

一、结构钢的分类及牌号

结构钢是指符合特定强度和可成形性等级的钢。可成形性以抗拉试验中断后伸长率表示。结构钢一般用于承载等用途，在这些用途中钢的强度是一个重要设计标准。

结构钢可以细分为：合金结构钢、碳素结构钢、低合金结构钢、耐热结构钢等等。

优质碳素结构钢和普通碳素结构钢相比，硫﹑磷及其它非金属夹杂物的含量较低。根据含碳量和用途的不同，这类钢大致又分为三类：

1、小于0.25%C为低碳钢，其中尤以含碳低于0.10%的08F，08Al等，由于具有很好的深冲性和焊接性而被广泛地用作深冲件如汽车﹑制罐......等，20G则是制造普通锅炉的主要材料。此外，低碳钢也广泛地作为渗碳钢，用于机械制造业。

2、0.25～0.60%C为中碳钢，多在调质状态下使用，制作机械制造工业的零件。调质多少22~34HRC，能得到综合机械性能，也便于切削。

3、大于0.6%C为高碳钢，多用于制造弹簧﹑齿轮﹑轧辊等，根据含锰量的不同，又可分为普通含锰量(0.25～0.8%)和较高含锰量(0.7～1.0%和0.9～1.2%)两钢组。锰能改善钢的淬透性，强化铁素体，提高钢的屈服强度﹑抗拉强度和耐磨性。通常在含锰高的钢的牌号后附加标记“Mn”，如15Mn﹑20Mn以区别于正常含锰量的碳素钢。

碳素工具钢含碳量在0.65～1.35%之间，经热处理后可得到高硬度和高耐磨性，主要用于制造各种工具﹑刃具﹑模具和量具。

二、结构钢市场分析

1、结构钢市场供给分析

目前我国特殊钢行业大规模装备现代化改造的任务已基本完成，部分企业装备水平进入世界先进行列，逐步形成了以中信泰富特钢、东北特钢、宝武集团、太钢等大型特钢企业集团为主导的支柱企业，并形成了一批具有专业性品种的特钢企业。

2017年特钢企业生产钢材1.14亿吨，同比增加6.98%，其中特殊钢材3021万吨，同比增加8.5%。特殊钢材中，特殊质量合金钢材产量为2207万吨，同比增加14.9%。2017年，特钢企业生产粗钢1.27亿吨，同比增加9.74%，其中特殊钢3315万吨，同比增加5.69%。特殊钢材中，特殊质量合金钢产量为2494万吨，同比增加11.56%。

图表：2017年特钢企业粗钢及钢材产量完成情况

数据来源：中国特钢协会、中研普华产业研究院

从产量看，2017年特钢企业协会成员单位产量增幅高于全国水平，特殊钢品种平稳增长，普通钢品种增速相对较快，行业效益进一步好转。从盈利水平看，特钢行业盈利能力有所提升，抗风险能力依然较弱。2017年特钢协会成员单位累计利润总额为306.0亿元(2016年同期为79.1亿元)，利润率为4.84%，吨钢盈利达300元;净利润为234.0亿元(2016年同期为58.7亿元)，同比累积增利175.3亿元。30家协会成员单位中累计亏损企业有5家，比2016年同期减少5家。在5家亏损企业中，同比减亏的有3家。

2、结构钢市场需求分析

我国特钢产业最初是为国防军工、航空航天配套而建的。近十几年来随着汽车工业的壮大、机械行业向高精尖设备发展转型，特钢产量快速增长，应用领域不断扩大，品种也日渐齐全和多样化。从下游需求行业来看，汽车、机械制造、电力、石油化工等领域在我国优特钢消费结构中各占40%、20%、6%、5%，应用领域较普钢更为高端。

图表：2017年中国特钢市场需求结构

数据来源：中研普华产业研究院

随着我国经济结构优化调整逐步深化，制造业不断转型升级，以军工产业、核电工业、高速铁路及汽车工业为代表的高端制造业迎来了快速、可持续发展，有望进一步拉动中高端特钢的需求。

第二节 高温合金市场分析

一、高温合金的分类及牌号

高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金最根本的特性在于一定温度下所具有的高强度。

高温合金的分类有多种：按制造工艺分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末高温冶金三类;按合金的主要元素分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金三类;按强化方式分为固溶强化、时效强化、氧化物弥散强化和晶界强化等。以工艺分类来看，变形高温合金应用范围最广，占比达70%，其次是铸造高温合金，占比20%。以合金主要元素来看，镍基高温合金应用范围最广，占比达80%，其次为镍-铁基，占比14.3%，钴基占比最少，占比5.7%。

中国高温合金产业于1956年开始发展，历经60多年的发展，我国已形成了生产装备比较先进、具有一定规模的生产基地。

在变形高温合金方面，我国GH4169合金的质量水平的显着提高。在我国，该合金主要用于涡轴发动机的甩油盘、鼓筒轴、涡轮螺栓等各种重要零件、先进歼击机发动机用盘件等各类关键部件以及液体火箭发动机的关键热部件。通过不断提高合金纯洁度、改善盘件加工工艺、掌握了GH4169合金组织和性能方面的规律，使其生产和质量稳定性有了明显提高。

在铸造高温合金方面，根据航空发动机发展要求，我国研制了数个具有较高性能的定向凝固高温合金并研究其相应的叶片制造工艺，其中DZ404、DZ422和DZ422B已在现役航空发动机中投入批量生产。此外，为新机种研制成功了DZ4125、DZ4125L和DZ417G涡轮叶片材料，其使用温度为1000℃左右，以及DZ640M导向叶片材料，这些合金均已通过使用考核。

在粉末高温合金方面，成型的粉末FGH4095合金挡板已在研制的新型航空发动机中通过台架试车和试飞考核，并进行了批量生产，粉末FGH4095直接热等静压成型的小型涡轮盘也通过了新型涡轴发动机的试车考核。此外，直接热等静压成型FGH4097粉末涡轮盘的研制已顺利取得进展，将在新试制的发动机中进行使用考核。

根据2002年出版的《中国航空材料》手册，我国可供航空选用的高温合金牌号89个，由中国金属学会高温材料分会编撰的《中国高温合金手册》(2012)中共列入牌号194个，其中铁基变形合金30个，镍基变形合金43个，钴基变形合金6个，等轴铸造镍基合金62个，定向凝固镍基合金15个，单晶镍基合金9个，金属间化合物基合金20个，粉末高温合金3个，ODS合金5个，以及焊丝等，可供航空、航天及其它工业部门选用。

二、高温合金市场分析

1、高温合金市场供给分析

目前，我国的高温合金研究主要研究单位是钢铁研究总院、北京航空材料研究院、中国科学院金属研究所、北京科技大学、东北大学、西北工业大学等，主要生产企业有：中航工业、钢研高纳、炼石有色、抚顺特钢、高钢特钢和第二重型机械集团万航模锻厂(二重)等。在此基础上，我国已具备了高温合金新材料、新工艺自主研发和研究的能力。

虽然高温金属合金材料在我国已发展近60年，但行业发展仍处于成长期。由于高温金属合金材料领域具有较高技术含量，该行业企业拥有较深护城河。我国高温金属合金每年需求量在2万吨以上，国内年生产量在1万吨左右，其中进口占比较大。

目前我国高温合金生产能力与需求相比存在两个缺口：

(1)生产能力不足。目前我国高温合金生产企业数量有限，生产能力与需求之间存在较大缺口，在燃气轮机、核电等领域的高温合金主要还依赖进口。

(2)高端产品难以满足应用需求。我国的高温合金生产水平与美国、俄罗斯等国有着较大差距，随着我国研制更高性能的航空航天发动机，高温合金材料在供应上存在无法满足应用需求的现象。

2、高温合金市场需求分析

高温合金应用广泛，全球高温合金航空航天需求超55%，我国军用高温合金占比达80%。高温合金材料最初主要应用于航空航天领域，之后逐渐应用到电力工业、汽车工业、石油石化、玻璃建材等诸多工业领域。根据统计数据，全球每年消费高温合金材料约28万吨，其中航空航天等军工领域需求占55%，民用领域如电力、机械、汽车、石油石化等领域占45%左右;而根据文栋等2016年发表在《工程技术》杂志的《高温合金材料特性及加工技术进展》一文，我国军用高温合金需求占比高达80%，而民用高温合金需求仅占20%。民用高温合金占比水平相比全球水平仍有提升空间。

截止至2017年，全球现役军用飞机总计53，042架，其中，美国、俄罗斯排名居前，分别拥有军用飞机13，764架、3，792架，占比达到25.95%、7.15%。2017年，我国总计拥有各类军用飞机2，955架，占全球总量约5.57%，位居世界第三，仅次于美国与俄罗斯。具体来看，截止至目前，我国拥有现役战斗机、特殊任务飞机、运输机、武装直升机/运输直升机、教练机架数分别为1，523架、84架、184架、809架、352架，分别占对应机种全球总量的10.40%、4.17%、4.30%、4.01%、3.15%。根据中国民航局数据显示，2017年中国现役民用机队规模达3261架，其中客机3118架、货机143架。

航空发动机通常占整架飞机价值20%~30%左右。对于大型飞机而言，由于其整机价值较高，航空发动机价值占比相对而言会较小型飞机低一些。民用航空飞机构成中，机体结构、发动机、机电设备、航电设备价值占比分别为38%、27%、14%、11%。军用航空飞机方面，主流战斗机F-16、F-18、F-15航空发动机价值占比分别为24.70%、31.30%以及25.00%。原材料占航空发动机成本约50%，高温合金为原材料主要构成。具体看航空发动机价值构成，劳动力、原材料占比分别达到25%与50%，其中，高温合金作为原材料的主要构成，约占材料成本约36%。

我们分别就军用航空发动机与民用航空发动机对于高温合金的需求作出测算。关键假设如下：(1)航空发动机全生命周期包括研发、采购、维保三个主要的阶段，其分别占总支出的10%、45%、45%左右。基于此，我们将航空发动机的需求分为新增需求与维保需求两部分。(2)军用航空发动机方面，参考权威统计机构的预测值，预计未来10年我国对于军用飞机的需求量为3，300架。(3)民用航空发动机方面，参考权威统计机构的预测值，预计未来20年全球对于民用飞机的需求量为41，030架，我国对于民用飞机的需求量为7，240架。

未来10年，我国军用航空发动机对于高温合金的市场需求规模约524亿元。根据测算，未来10年间，我国军用领域的发动机市场新增需求约2，079亿元，维保需求约1，663亿元，对应高温合金需求分别达到291亿元、233亿元。未来20年，全球民用航空发动机对于高温合金的市场需求规模约2，592亿美元。根据测算，未来20年间，全球民用领域的发动机市场新增需求约10，285亿美元，维保需求约8，228亿美元，对应高温合金需求分别为1，440亿美元、1，152亿美元。未来20年，我国民用航空发动机对于高温合金的市场需求规模约467亿美元。根据测算，未来20年间，我国民用领域的发动机市场新增需求约1，853亿美元，维保需求约1，482亿美元，对应高温合金需求分别为259亿美元、208亿美元。

想要了解更多关于航空材料行业专业分析请关注中研普华研究报告《2018-2023年中国航空材料行业全景调研与发展战略研究咨询报告》