工具钢行业竞争壁垒高，我国中高端市场突破进展如何？

工具钢行业竞争壁垒较高

我国在中高端市场取得突破

01

工具钢行业技术壁垒较高

1.1

工具钢有很多种

严格的绩效指标

《论语》云：工欲善其事，必先利其器。工具钢被誉为“工业之母”，用来制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具等。工具钢具有硬度高，且在高温下能保持较高的硬度、红硬性、耐磨性和适当的韧性等特点。特殊要求还包括热处理变形小、耐腐蚀和良好的切削加工性。按化学成分不同，工具钢可分为碳素工具钢、合金工具钢、高速钢（实质上是高合金工具钢）三类；按用途可分为切削工具钢、模具钢、量具钢三类。

（1）碳素工具钢：碳素工具钢含碳量较高，为0.65%～1.35%，经热处理后，碳素工具钢表面可获得较高的硬度和耐磨性，心部有较好的韧性，但较低；退火硬度较低（不大于207HB），加工性能良好，但红硬性差，当工作温度达250℃时，钢的硬度和耐磨性急剧下降，硬度降到60HRC以下。淬硬性低，较大的工具不能淬硬（水中淬硬直径为15mm）。水淬时，表面淬硬层与心部硬度差别很大，淬火时易变形或形成裂纹。温度范围窄，淬火时应严格控制温度，防止过热、脱碳、变形。

碳素工具钢钢号前均冠以“T”，以避免与其它钢种混淆；钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之一表示。例如T8表示平均碳含量为0.8%；含锰量较高的钢种，在钢号末尾标以“Mn”，例如T8Mn；优质碳素工具钢的磷、硫含量比一般优质碳素工具钢低，在钢号后加字母A以示区别。

（2）合金工具钢：是指为改善工具钢性能而加入某些合金元素的钢。常用的合金元素有钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）、钛（Ti）等，合金元素总含量一般不超过5%。合金工具钢的淬硬性、淬硬性、耐磨性和韧性均高于碳素工具钢，按用途大致可分为切削刀具、模具和量具用钢三类。模具钢的产量约占合金工具钢的80%。其中含碳量较高（大于0.80%）的钢多用来制造切削刀具、量具和冷作模具，该类钢淬火后硬度在60HRC以上，且具有足够的耐磨性；含碳量中等（0.35%~0.70%）的钢多用来制造热作模具。该类钢淬火后硬度稍低，为50~55HRC，但韧性良好。

（3）高速工具钢：是高合金工具钢，一般指高速钢。含碳量一般在0.70%～1.65%之间，并含有大量合金元素，总量可达10%～25%，含有C、Mn、Si、Cr、V、W、Mo、Co等元素。可用于制造高速旋转切削刀具，具有红硬性高、耐磨性好、强度高的特点，切削温度达600℃时硬度仍不明显下降。通常用电炉法生产高速钢，也有用粉末冶金法生产高速钢，使碳化物以极细的颗粒均匀分布在基体上，可提高使用性能。高速钢工具约占国内工具供应总量的75%。

根据所含合金元素可分为：

①钨高速钢（含钨9%～18%）；

②钨钼高速钢（含钨5%～12%，含钼2%～6%）；

③高钼高速钢（含钨0-2%、钼5%-10%）；

④含钒高速钢，根据含钒量的不同，分为一般含钒量（1%～2%）高速钢和高含钒量（2.5%～5%）高速钢；

⑤钴高速钢（含钴5%～10%）。

根据用途不同，高速钢可分为通用型和专用型：

①通用高速钢：主要用于制造切削硬度≤300HB的金属材料的切削刀具（如钻头、丝锥、锯片）和精密刀具（如滚刀、插齿刀、拉刀）。常用钢种有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。

②特殊用途高速钢：包括钴高速钢和超硬高速钢（硬度68-70HRC），主要用于制造难加工金属（如高温合金、钛合金和高强度钢等）的切削刀具。常用钢种有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。

1.2

工具钢的生产过程很长

生产控制要求高

工具钢的发展已有100多年的历史，各种工具钢既有共同的要求，如较高的硬度、耐磨性和一定的韧性，也有各自的特殊要求，如红硬性、抗冲击性、尺寸稳定性、抗热疲劳性和良好的综合力学性能。工具钢的生产工序主要包括冶炼、铸造、加工和热处理等，为满足不同的要求，在生产中采用不同冶金成分的工具钢，并通过适当的变形和热处理工艺达到工具钢的性能要求，因此高性能工具钢的生产具有极高的技术壁垒。

工具钢的冶炼一般采用电弧炉+二次精炼的双联法，二次精炼工艺有钢包精炼（LF）、真空处理（VD）、粉末喷淋精炼等方法。高性能合金工具钢的生产采用电弧炉+电渣重熔（ESR）或真空自熔（VAR）法。工具钢的热加工包括热处理和热变形。热处理分为变形前热处理和变形后热处理。变形前热处理是进行均匀化处理，以减少钢的偏析；变形后热处理主要是消除应力退火。为了提高工具钢的各向同性性能和使用寿命，可采用多向锻造或多向轧制，以避免带状组织的形成或降低带状组织形成的严重程度。

合金工具钢主要采用压铸法。为保证钢锭质量，广泛采用防止二次氧化的技术，包括保护气体铸造和真空铸造。为提高成品率，降低成本，国内外一些特钢厂已采用连铸法生产低合金工具钢。对于截面较大的模具材料，通常采用大截面连铸机。例如，日本大同特钢采用双流弧形大方坯连铸机，坯料尺寸为370mm×380mm。德国蒂森特钢公司立式双流连铸机，结晶器截面尺寸为340mm×475mm。

以高速钢为例，碳化物在热处理后破碎成颗粒状，称为一次碳化物；从基体中析出的碳化物称为二次碳化物。碳化物特别是二次碳化物对钢的晶粒大小影响很大。碳化物的数量和类型与钢的化学成分有关，而碳化物的粒度和分布则与钢的变形和热处理工艺有关。

模具的使用寿命及其精度、质量、表面性能，除与模具设计、制造精度、机床和操作条件有关外，还与模具材料及其热处理工艺密切相关。约10%的早期失效是由于材料选择不当和内部缺陷引起的，约50%是由于热处理不当引起的。

02

国产工具钢在中高端市场取得突破

工具钢行业竞争壁垒非常高，主要体现在两个方面：

（1）先发优势带来的技术壁垒，新进入者短期内难以突破。如国外工具钢生产企业长期对我国实施技术封锁，同时不断开发新钢种、新牌号，保持技术优势。

（2）认证周期长、替代成本高造成的市场壁垒。以模具钢为例，一般模具钢的使用寿命在10万次左右，使用寿命为2年，客户若想验证新模具钢的性能需要2年以上的认证周期，因此主机厂往往不会轻易更换模具钢供应商。另外，以汽车为代表的下游高端客户对模具性能要求较高，会指定模具钢供应商，如瑞典、德国、日本企业生产的模具钢，新进入者很难进入高端市场。据行业调研，长城、比亚迪等国产汽车厂商已逐步采用国产模具钢替代进口。

我国工具钢消费趋向高端

国产替代市场容量大

01

产业升级加速中高端工具钢市场增长

1.1

后疫情时代我国模具行业将逐步复苏

产业升级带动优质模具钢需求

模具钢是用于制作模具的一类钢材，目前我国对模具钢需求较大的下游行业主要有汽车、家电、电子设备及建材制造业等，受益于全球化和制造业向我国转移，我国模具行业主营业务收入复合增长率在20%左右，近10年复合增长率在10%左右，我国模具产值已占全球三分之一，低端模具市场日趋饱和，国内模具制造业有向大型化、精密化升级的趋势，这也对我国模具钢提出了更高的品质要求。

汽车行业是模具及模具钢的最大消费行业，约占整个市场的35%；家电行业消费量约占整个市场的20%；电脑、手机、电子设备等电子通讯行业消费模具钢约占市场的20%；塑料门窗、PVC管材等建材模具每年消耗模具钢约占市场容量的15%。

从模具销售额来看，注塑模具占比最大，占比为45%；其次是冲压模具，占比为37%，其中包括冷作模具和热作模具；铸造模具和其他模具占比均为9%。

2018年至2020年，受汽车等下游行业周期及疫情影响，我国模具行业市场规模在2017年创下历史新高后有所萎缩，不过从汽车、家电、电子等行业的增长情况来看，我国模具行业及模具钢市场仍有增长空间，经过疫情冲击后，我国汽车、家电行业需求拐点即将到来，同时5G普及率提升将迎来电子设备更新潮，模具钢需求有望逐步回暖。

汽车工业90%以上的零部件都是由模具成型的，主要有冷作模具钢、塑料模具和热作模具钢，三大类模具中冲压模具约占一半，模具数量约有1500种，其中冲压模具近1000种，内饰模具200多种。

我国当前汽车产销量与理论峰值还存在较大差距，同时传统燃油车、新能源汽车新车型数量不断增加，我国汽车保有量远低于美日，汽车市场容量很大。从销量来看，随着每日GDP和国民可支配收入的增长，美日汽车销量持续增长至每亿人400万辆以上，2019年我国每亿人汽车销量为184万辆，理论上市场还有至少1倍的增长空间。

得益于内需和出口的强劲拉动，我国大型家电产销量总体保持增长，而小家电渗透率仍有较大的提升空间，家电行业80%的零部件由模具形成，而用量最大的是塑料模具钢（代表钢种为P20、718）。我们预计未来家电行业对模具钢的需求增长将得到有力支撑。

电子通讯行业60%~80%的零部件依靠模具成型，其中精密冲压模具和精密塑料模具约占模具市场的20%。过去，我国计算机、通讯和电子设备制造业保持高速扩张，随着5G普及率的提升和电子设备更新周期的到来，我国电子设备产销量有望扭转2018年以来的下滑趋势。

1.2

产业升级下的高性能切削材料

需求持续增长

2018年，我国刀具行业市场规模再创新高，自2009年至今10年复合增长率达5.65%。目前，我国刀具市场以普通高速钢刀具为主，随着制造业转型升级、加工材料的发展、机械性能的提高，高性能高速钢、硬质合金等先进切削材料的使用量和占比不断上升。虽然我国刀具产量持续下降，但单支刀具价值量的大幅提升是市场规模持续扩大的重要原因。

我国金属切削机床需求量最大的行业是汽车，占比为45%，其次是机械、军工，据中国机床工具工业协会工具分会统计，2018年会员企业刀具产品总产值为117.09亿元，其中高速钢刀具产值为54.4亿元，占比为46.5%。高速钢刀具是现阶段我国最大的刀具类别，但与排名第二的硬质合金刀具的差距已缩小至2.3个百分点。

采用硬质合金时，切削速度是高速钢的两倍以上，切削加工的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。在发达国家的市场上，硬质合金刀具占据主导地位。在我国，高速钢刀具和硬质合金刀具的市场占有率相当。据国际生产工程学会（CIRP）统计，硬质合金刀具占世界刀具总消费量的55%，高速钢刀具占40%，超硬刀具占5%。切削刀具产值每年下降1.25%，而硬质合金刀具产值每年增长1.1%。

在高精度、高寿命要求等关键领域，采用合金含量较高的高速钢，但传统工艺生产的高合金含量组织会出现严重的偏析缺陷和粗大的碳化物组织，影响断裂韧性。采用粉末冶金技术生产的高合金工具钢具有晶粒细小、组织均匀、宏观偏析小等特点，具有非常好的市场前景。粉末冶金高速钢刀具性能优于普通高速钢，在冲击载荷较大的切削加工中也能使用，可在加工场合替代硬质合金刀具，市场规模复合增长率预计在10%以上。

粉末冶金法先用雾化法制备低氧高速工具钢预合金粉末，然后用冷、热等静压机将粉末压制成充分致密的钢坯，再经锻造、轧制而成材。粉末冶金法制备的高速工具钢颗粒细小、分布均匀，具有良好的韧性、可磨性和尺寸稳定性，可生产出铸锭法无法生产的合金元素含量更高的超硬高速工具钢。

高性能高速钢和粉末冶金高速钢的应用比例不断提高，在发达国家，高性能高速钢的应用比例已达30%以上，粉末冶金高速钢已达20%左右，粉末冶金高速钢组织细密，其强度和韧性分别是冶炼高速钢的2倍和2.5～3倍。目前，粉末冶金高速钢占世界高速钢年产量的10%以上，美国粉末冶金高速钢的使用比例超过15%，而应用比例仅为10%左右，粉末冶金高速钢的应用比例则更低。

粉末冶金高速钢冶炼工艺复杂，制造成本较高，相比较而言，喷射成形制备工序少，成本较低，但产品质量比粉末冶金差，世界上主要有少数发达国家的7家公司生产粉末冶金高速钢，总产能约2.4万吨。国内粉末冶金高速钢生产才刚刚起步，以目前我国高速钢工具市场规模的20%计算，将达到10亿元以上。

02

国内工具钢替代市场容量大

2.1

我国模具行业竞争力得到提高。

高端模具钢国产替代市场容量大

国产模具钢性价比高，高端市场国产替代空间大。由于我国模具制造技术水平整体进步较大，模具在国际采购中具有性价比优势，我国模具在国际贸易格局中占据越来越重要的地位，出口额已达到我国模具行业主营业务收入的15%。近5年来，我国进口模具顺利实现国产化替代，模具进口额持续下降，同时模具出口持续增长，模具仍依赖进口，模具进口市场规模约20亿美元。

从进出口市场规模来看，2015年至2019年，我国模具出口额由50.82亿美元增长至62.46亿美元，累计增长22.9%，出口市场平均每年增长2.91亿美元；同期，模具进口额由24.85亿美元下降至62.46亿美元，累计下降22.0%，每年进口减少额为1.37亿美元。

从进出口产品结构来看，塑料橡胶模具、冲压模具出口占比分别为62.27%、19.30%，进口占比分别为44.96%、40.92%，根据我们行业调研，我国目前大型塑料模具数量较多，大型热作模具等高端产品进口依存度较高，主要是因为上述大尺寸产品对组织结构、性能均匀性的控制要求较高。

国产模具钢有着国外钢厂无法比拟的交货期和成本优势，同等规格的产品，国产模具钢价格仅为国外的1/3，近年来，国内钢厂不断引进先进的冶炼设备，生产工艺和技术有了长足的进步，部分高端模具钢已达到欧标模具钢牌号标准，质量水平可与进口模具钢媲美。

随着我国制造业转型升级和模具行业的不断发展，国内市场对中高端模具的需求日益增加。与国际先进水平相比，我国模具钢在品种、质量、尺寸规格、性能等方面都有所进步。根据我们的市场调研数据，我国每年需进口高端模具钢约10万吨，主要是精密、长寿命模具钢，占总量的近20%。进口模具钢的价格比国内同类产品高出几倍。

国外模具钢在成分、组织、性能等方面采用的指标单一性较多，以H13模具钢为例，国外H13的控制指标高达8项，而我国标准只有3项。压铸模使用寿命为3~5万次，而进口优质H13压铸模使用寿命可达20万次。在生产工艺方面，国外一般采用“电炉+炉外精炼”，对纯净度要求较高，多采用电渣重熔，大断面锻造模块、大型钢件多采用真空处理。

我国进口模具钢主要来源有日本大同、日立金属、德国格里茨、瑞典一胜百、美国芬科拉等。进口模具钢牌号有日本NAK80、SKD61、DC53、SKD11等，瑞典S136、8407、DIEVAR、XW-41等，德国1.2083、1.2344、1.2379，美国H13、D2等。进口模具钢规格主要有大尺寸锻造模块（250~800mm×600~1200mm）和大尺寸模具扁钢（30~300mm×400~1500mm）。

我国高端模具产业长期依赖进口材料支撑发展，无形中加大了模具行业特别是高端模具产业供应链的风险系数。政治局会议提出，要增强国内循环的主体地位，维护产业链、供应链的安全稳定。为提高我国模具产业的安全系数，支撑我国模具产业健康稳定发展，我国亟待改善高端模具钢几乎依赖进口的状况。我国模具钢行业需要补齐短板、做足功课：

（1）高端化：加强新产品开发，提高模具钢性能，推进品种规格多样化、产品化；

（2）专业化：形成专业化的模具钢生产；

（3）品牌建设：用品质树立模具钢品牌。

2.2

我国高端切削刀具进口替代市场

百亿规模

我国进口刀具市场规模仍在增长，近10年来，进口刀具在国内市场的份额由15%增长至30%，进口市场规模达148亿，由于制造业转型升级对高性能刀具需求不断增加，我国进口以包括硬质合金产品在内的高端刀具产品为主，进口刀具单价远高于国产刀具，不含硬质合金的高端刀具进口额在40亿元以上。

据中国机床工具工业协会工具分会统计，2018年我国工具市场总消费规模达到421亿元，创历史新高，同比增长8.5%。其中，国产工具约273亿元，占比65%；进口工具占比2.5%；切削工具(含海外品牌)约148亿元，占比35%。

从历年我国切削刀具进出口单价来看，我国进口切削刀具单价远高于出口单价，且进口切削刀具价格涨幅明显高于出口，由2007年的18675美元/吨上涨至2012年的98931美元/吨。

进口额排名前三位的工具种类依次为：镀层或涂层硬质合金制成的金属加工机械用刀具及刀片、工作部件由其他材料制成的钻具、其他硬质合金制成的金属加工机械用刀具及刀片。排在合金之后的进口额排名前三位的分别是工作部件由其他材料制成的钻具、其他铣削刀具、攻丝刀具，2019年进口额分别为18.64亿元、13.61亿元、9.12亿元。

03

高性能工具钢是我国战略性新兴产业

工具钢是“工业之母”，高性能工具钢更是现代工业的基础，汽车、机械、航空航天、军工等现代装备制造业是我国未来重点发展和布局的支柱产业，而作为不可或缺的基础材料，高性能工具钢也受到国家产业政策的大力支持，成为我国战略性新兴产业。

2016年11月，国务院发布《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，提出发展壮大高端装备、新材料等战略性新兴产业；12月，工信部等部委联合发布《新材料产业发展指南》，提出推进原材料工业供给侧结构性改革，聚焦高端装备制造等重点领域需求，加快推进先进基础材料产品结构调整等重点任务。

国家统计局《战略性新兴产业分类（2018年）》细化完善了新材料产业目录，首次将先进钢铁材料39种纳入新材料产业目录，涵盖先进钢铁材料等7大领域，包括高性能轴承钢、高性能弹簧钢、高性能齿轮钢、高性能工具钢、高技术船舶用钢、高强度汽车冷轧钢等。

市场竞争模式显然是结构化的

高端和专业化是增长的主要线

01

国有钢铁厂控制着高端市场。

高质量的私营企业正在中低端市场出现

过去，我的国家的合金工具钢铁企业主要是传统的国有钢铁厂，例如东北特殊钢，鲍斯特尔特殊钢和大墙特殊钢铁，逐渐占据了国内高端工具钢市场，其高级特殊冶金工具和高质量的效果越来越高。竞争更激烈。

根据Mysteel统计数据，在2019年，我所在国家有61家霉菌钢生产公司，总生产能力约为2256万吨，塑料模具钢，冷工作钢和热工作模具钢的比率约为5：3：2. 。

从2017年到2019年，我所在国家的主要高质量特殊钢铁企业的总产量从425,000吨减少到320,000吨，累积降低了24.7％，目前，天和国际和东北部特殊钢有很大的份额。目前，国家仍需要进口约100,000吨高端钢铁产品，因为某些企业的生产能力仍然很大。

在1990年代后期，国有的特殊钢铁厂，例如大钢铁，重石特种钢和鲍斯特尔特殊钢，逐渐放弃了高速钢制市场，例如，高速钢铁厂，例如，亨格国际技术，jiangsu jinggong jinggong。相对较弱，唯一可以产生冶金高的钢铁的企业是国际技术，而国际则是最大的国内冶金高速钢市场。

02

高端和专业

它是工具钢铁行业高质量增长的主要线路

工具钢的高端和专业生产是发达国家的工业发展的重要趋势，可以提高成本，并在我所在国家的工具钢铁市场中降低企业的竞争力。与2017年相比，在同期的同比为25.6％。在同一时期，钢铁制造商的市场份额与该公司的市场份额增加了，同时增加了28.2％。

由于合金工具钢的生产量表和小批量，因此可以共享从分散的冶金设备中发展的合金工具钢。

目前，发达国家通常只有1-2个专业的钢制制造商，其产量通常占全国的60％-80％，例如瑞典的Uddeholm，奥地利的贝尔（Baile）和美国的钒钢铁公司（VASCO），日本的Hitachi Metals等。在专业和品牌的方向上。

03

行业在工业链中的地位是可以接受的。

确保企业的盈利能力

与普通的钢铁相比，工业链中部的工具钢制造商具有更强的盈利能力，其销售利润率与下游工具和模具制造商的销售利润率相当。

（1）我国家的合金工具钢铁行业的供应相对集中，尤其是在中高端工具钢中，而需求相对分散。

（2）原材料对成品工具和模具的成本相对较低，而下游公司的容忍度则是工具钢原材料的价格合理的，例如，模具钢的成本仅占霉菌销售价格的20％至30％。

我的国家大约有30,000家霉菌制造公司（工厂和工厂），其中大多数是小规模的，并且根据统计数据，有71家模具制造公司的霉菌价值超过1000万元，根据我的统计数字超过10个，大约有60个模具钢制的钢制钢制，而钢铁属于80％。由钒代表的合金元素同时迅速上升。

我国家的钢铁生产企业高度集中在中国中部和东北部，中国东部和东北地区的17、16和11个企业占中国中国中国中国和东北部的生产能力的一半。广东在江苏和贾丁（Jiangsu）也是最重要的霉菌市场，最大的霉菌出口省，超过35％的国家霉菌输出价值来自广东。

与使用铁矿石和煤炭作为其主要原材料的普通钢不同，诸如CR，MO，V和W等合金元素在合金工具钢中的原材料成本很大，我们估计当前的CR，MO，V和W MO和V仅占用了材料的材料，该材料的成本约为30％。铁矿石的黑色产业链的利润陷阱。

投资策略：

拥抱工具钢铁行业的高质量增长

以及国内替代的股息

工具钢是“行业的母亲”，在流动后时代的需求中恢复了需求，并升级了我国家的制造业，钢铁行业的发展将从数量上升，而不是质量改善，而不是质量改善。连锁将加速国内替代过程。