机械行业周报：2022年硬质合金刀具行业供需测算

本周关注：郑煤机、天地科技、华荣股份、大金重工 本周核心观点：近期宏观环境波动短期影响依然没有消除，整体判断仍然延续波动走势。当前，上游资源品涨价、政府稳增长仍然是相对确定的两条主线，相关的煤机、油服、核电、氢能等设备板块预计将有所受益。 硬质合金刀具应用范围广，是机床数字化的主要刀具。刀具，是机械制造中用于切削加工的工具，是机械制造和重大基数领域的基础行业，约占整个机械加工工作量的90%，直接决定了机械制造业的生产水平。根据材质，金属切削刀具又可以进一步分为硬质合金刀具、高速钢刀具、陶瓷刀具、超硬刀具等。实际上，适合做数控刀具的材质有很多种，但从性能和应用范围角度看，硬质合金具有较高的硬度、耐磨性、韧性等优点，适用领域更加广泛，是数字化制造的主要刀具。 需求端：机床行业回暖+数控化率提升，带动刀具行业回升。2017-2019年，受宏观经济增速放缓，特别是汽车、消费电子行业景气度下降影响，我国机床市场经历了连续经历了连续三年的下滑。2020年上半年，随着疫情得到有效控制，我国制造业快速复苏，机床行业触底反弹，有望带动刀具行业的回暖。另一方面，据国家统计局数据，过去十年里，我国金属切削机床的数控化率从2012年的25.8%上升至2021年的44.9%。机床的数控化率的不断提升，有望带动硬质合金的蓬勃发展。根据我们的测算，假设每年硬质合金占刀具消费额比重每年提升1.5%，那么在2022年国内刀具市场规模同比下降2%、同比持平、同比增长2%的三种情景下，硬质合金刀具市场规模分别增加1.5亿元、增加6.5亿元、增加11.6亿元。 国产替代：制造业转型升级+”疫情红利“背景下，国产替代加速。我国切削刀具市场规模在2012年至2016年经历了下滑，但同时带来的是先进产能的增加，随着制造业转型升级，以及国家政策的鼓励扶持，国内刀具企业不断向中高端市场发力。自2017年开始，我国刀具进口依赖度开始逐年下降。2020年，虽然疫情导致了全球经济的下滑，部分产业供应链的中断，但也为国产替代赢得了时间，下游用户对国内产品的认可度不断提升根据中国机床工具工业协会、中国海关、前瞻产业研究院数据，2021年国内刀具消费总额约为436亿元人民币，进口刀具消费额为106.32亿元，进口依赖度下降至24.39%，这相比2016年36%的进口依赖度已经大幅下降。根据我们的测算，目前日韩所占硬质合金刀具市场规模约为21亿元，假设未来3年日韩刀具品牌在中国市场份额下降至5亿元，国产刀具品牌在2022-2024年完成对其所占其余市场份额的替代，则平均每年有望替代日韩刀具5.33亿元市场份额，共计16亿元市场份额。 供给端：企业争相扩产，预计释放5.4亿产值。根据我们对中钨高新、厦门钨业、欧科亿、华锐精密等4家头部公司产量及扩产计划的梳理，预计2022年4家公司总产能约增加6300万片。按照4家公司70%市占率，每片价格6元计算，则2022年全行业硬质合金数控刀片供给端新增产能所对应的规模为5.4亿元。总体上，若2022年国内刀具消费额相较于2021年萎缩，则硬质合金数控刀片将基本维持供需平衡（需求略大于供给），而如果国内刀具消费额同比持平或略有增长，则会出现明显的供不应求格局。 投资建议：建议关注国内数控刀片头部企业欧科亿、华锐精密等。 风险提示：行业竞争加剧风险，宏观经济风险，原材料价格波动风险，技术升级迭代风险等。 1上周组合表现 上周关注组合:郑煤机、天地科技、海洋王、森松国际。截至2022年4月1日，周区间涨跌幅+5.68%，同期机械设备申万指数涨跌幅-1.02%，同比跑赢设备指数。组合开始至今（组合起始时间2021/11/21），累计收益率-16.03%，跑输沪深300指数3.47pct，跑赢申万机械指数1.83pct。 2硬质合金刀具需求：类型占比提升+国产替代，预计需求继续保持增长 2.1为什么选择硬质合金？ 刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。由于机械制造中使用刀具基本上都用于切削金属材料，因此“刀具”一般也被理解为金属切削刀具。刀具行业是机械制造和重大技术领域的基础行业，约占整个机械加工工作量的90%，在汽车、模具、通用机械、工程机械、能源装备、轨交、航空航天等领域发挥重要作用。据华锐精密招股书，高效先进刀具可明显提高加工效率，使生产成本降低10-15%，可以说，刀具的质量直接决定了机械制造业的生产水平。 根据材质，金属切削刀具，又可以进一步分为硬质合金刀具、高速钢刀具、陶瓷刀具、超硬刀具等。其中高速钢、硬质合金刀具在我国切削刀具市场中占据重要地位。从全球市场看，硬质合金占刀具市场规模比重的63%，高速钢占比26%，相比之下，国内硬质合金占刀具市场规模比重为53%，高速钢为21%，二者均具备一定的提升空间。 图1：世界切削刀具产品市场结构 图2：国内切削刀具产品市场结构 在硬质合金大规模使用之前，高速钢是最为常用的刀具。高速钢（HSS）是一种具有高硬度（HRC62-69）、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢、白钢。高速钢的工艺性能好，强度、韧性均好，刃磨后切削刃锋利，质量稳定，一般用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。 那么，为什么硬质合金刀具在刀具中的占比在不断上升？ 硬质合金性能优良，用途广泛。与高速钢相比，硬质合金具有较高的硬度、耐磨性和红硬性，与陶瓷和超硬材料相比，硬质合金具有较高的韧性。由于硬质合金具有良好的综合性能，因此被广泛应用钢（P）、不锈钢（M）、铸铁（K）、有色金属（N）、耐热钢（S）和淬硬钢（H）材料的加工。 随着机床数控化率的提升，数控刀片的需求也与日俱增。实际上，适合做数控刀具的材质并非只有硬质合金，但从性能和应用范围角度看，硬质合金的适用领域更加广泛。一般而言，PCBN、陶瓷刀具、涂层硬质合金及TiCN基硬质合金刀具适合于钢铁等黑色金属的数控加工；而PCD刀具适合于对Al、Mg、Cu等有色金属材料及其合金和非金属材料的加工。下表列出了各类刀具材料所适合加工的一些工件材料。总体上看，涂层硬质合金的适用领域最广，也是数字化制造的主要刀具。 图3：各类刀具适合加工的材料 2.2机床行业回暖+数控化率提升，带动刀具行业回升 2.2.1机床行业回暖，带动刀具消费规模提升 刀具作为机床的“牙齿”，其技术发展水平与机床息息相关。机床对刀具行业的驱动力，可以分为市场规模的提升、刀具消费占比的提升、数控机床对数控刀具的带动作用三方面。 机床行业逐渐回暖，带动刀具消费规模上升。1）国际市场：全球机床行业的发展受经济走势、制造业投资影响较大。据普华有策数据，2017-2019年全球经济增速由3.2%、3.0%下滑至2.3%，机床消费额在2017-2018年复苏增长至5563、5838亿元后，于2019年下滑至5596亿元。2020年受疫情影响，据VDM（德国机床制造商协会）数据，当年全球机床市场消费额为573亿欧元（合人民币4005亿元），较2019年继续大幅下降。VDM预计，在后疫情时代全球制造业快速复苏的大环境下，2021年全球机床行业将触底反弹，预计达到15.6%的消费增长。 2）国内市场：我国机床行业随制造业发展快速发展，在2002、2009年先后成为机床第一大消费国和生产国。2017-2019年，受宏观经济增速放缓，特别是汽车、消费电子行业景气度下降影响，我国机床市场经历了连续三年的下滑。2020年上半年，随着疫情得到有效控制，我国制造业快速复苏，带动机床行业回暖。从历史数据看，刀具与机床产量的变化趋势有很高的一致性，因此机床行业的触底反弹有望带动刀具行业的回暖。 2.2.2刀具占机床消费比重提升 刀具占机床消费额不断提升。刀具消费额与机床消费额的比重，代表一国现代数控机床的高效刀具互相协调、平衡发展的程度。据华锐精密招股书、《刀具界》，目前，德、美、日等发达国家每年刀具消费规模与机床消费额的比值约为50%。相比之下，虽然我国刀具消费额占机床消费额比重不断提升，但2020我国刀具仅占机床消费的29.66%，与发达国家仍有一定差距。从历史数据可以看出，近年这一比例的降低，主要是由于机床消费额的下降，而刀具消费额相对稳定。 一方面，刀片切削速度的提升，使得刀具的耐用度下降，刀具的消耗量增加。刀具的切削速度对精加工、粗加工的整体效率有很大影响。一般而言，刀具的磨损即切削速度越快、进给量、切削深度越大、切削的温度越高，则刀具的耐用度越低。因此对于机床加工厂而言，刀具的耐用度并非越高越好，因为耐用度的提高意味着要牺牲切削的速度、进给量和深度，影响整体加工效率。当前，更高的加工精度、效率对刀具的切削速度也提出了更高要求，这也使得可转为刀具逐步替代了焊接刀具，刀具耐用度下降，消耗量上升。另一方面，刀具材料的改进也导致其刀具消费总额的不断提升。根据中国机床工具工业协会，2015-2019年，硬质合金刀片产值占道具总产值比重从39%上升至47%，高速钢产值占比从51%下降至45%，其他刀具产值占比从9%下降至8%。在需求量不变的情况下，随着更高端材料在刀具中的应用，刀具占机床消费的比重将不断提升。 图4：2010-2020年刀具占机床消费额比重变化 图5：金属切削机床数控化率不断提升 2.2.3机床数控化率提升，带动数控刀具发展 机床数控化率提升，带动硬质合金蓬勃发展。数控机床按工具用途可以分为数控金属切削机床、数控金属成形机床、数控特种加工机床三类。据CCID、前瞻产业研究院数据，三类产品中，数控金属切削机床占比最大，达53.8%。从历史数据看，数控金属切削机床的产量上升速度要快于金属切削机床总量的上升，近年来机床的数控化率不断提升。2021年，金属切削机床的数控化率达到44.9%。 数控刀具种类较多，但总体上看，涂层硬质合金的适用领域最广，也是数字化制造的主要刀具。未来，随着加工产品结构复杂化、加工精度、生产效率提升，数控机床的渗透率将不断提升，并将率先带动硬质合金刀具的蓬勃发展。 2.2.4测算：硬质合金刀具消费额还有多少提升空间？ 根据QY Research分析报告指出，2016年、2017年和2018年全球切削刀具消费量分别为331亿美元、340亿美元和349亿美元，预计到2022年将达到390亿美元，复合增长率约为2.7%。硬质合金刀具在全球切削刀具消费结构中占主导地位，占比达到63%，据此推算，2022年全球硬质合金刀具市场规模约为245亿美元。 根据中国机床工具工业协会统计，2011年至2016年刀具市场规模主要集中在312亿元至345亿元的区间。随着“十三五”规划的落地，国内供给侧结构性改革的不断深化，我国制造业朝着自动化和智能化方向快速前进，制造业转型升级推动刀具消费市场恢复性增长。2019年，受全球经济放缓、贸易冲突影响，全球和国内刀具消费额均有所下降。2020年受疫情影响后，下半年至2021年，国内经济开始逐渐恢复。据前瞻产业研究院数据，2021年国内刀具消费额约为436亿元。 同时，根据《第四届切削刀具用户调查数据分析报告》统计显示，截至2018年底，我国机械加工行业使用硬质合金切削刀具占比达53%，按照每年提升1%计算，则到2021年该比重提升至56%。据此测算2021年我国硬质合金刀具市场规模约为244亿元。 同时，我国硬质合金切削刀具使用比例相对于全球63%的比例还有较大提升空间。 图6：国内刀具市场规模（亿元） 图7：国内硬质合金刀具市场规模测算（亿元） 硬质合金刀具消费额提升的驱动力来自于两个方面。一方面是国内机床对刀具消费需求的整体带动，另一方面来自于硬质合金占刀具比重的提升。 一方面，国内刀具消费额的变化与机床和工业企业的景气度息息相关，预测难度较大。这里我们保守地假设三种情景，即2022年国内整个刀具市场消费额相比2021年下降-2%、持平、增长2%三种情景。另一方面，我国硬质合金切削刀具使用比例相对于全球63%的比例还有较大提升空间，这里我们假设2