中国超硬刀具行业概览-加工材料结构转变，超硬刀具迎机遇

摘要 刀具加工材料结构转变，难加工材料占比增长拉动超硬刀具需求 分析第三、第四、第五届刀具用户调查报告，中国刀具下游加工材料占比结构有较明显改变，普通钢、铸铁的占比由2014年的35%、24%下降至26.2%和16.8%。耐热钢/钛合金、铝（镁）合金、碳纤维复合材料的加工占比显著提升，占比分别由2014年的21%、18%、2%提升至24.6%、19.4%和13%。传统的整体合金刀具用于铝材加工、碳纤维复合材料加工时存在寿命短、加工效果不稳定、刀具易磨损的问题，超硬刀具可以很好地克服。 超硬刀具主要指金刚石刀具和立方氮化硼刀具，近年来随着数控机床渗透率提升，以及钛合金、铝合金、碳纤维复材等难加工材料在汽车、航天航空、3C电子的广泛应用，以硬质合金刀具、陶瓷刀具、超硬刀具为代表的新型材料刀具逐步替代原有的高速钢刀具。 下游应用广泛，汽车、航天航空、3C电子为主要推力 在汽车、航天航空及3C消费电子产品在轻量化和更高精密工艺需求下，越来越多地将钛合金、铝合金、碳纤维等材质运用在外壳和零部件制造中，进而提升超硬刀具需求。随着新能源汽车的快速发展和逐渐普及，车身轻量化需求带动铝合金等轻质材料在汽车工业中的运用比例迅速攀升。相比钢制汽车、铝制汽车重量整体可降低30%-40%，其中铝制发动机可减重30%，铝制车身可减重40%以上；对于新能源车来说，车身减重可减少行驶中的耗电，减少里程焦虑。 相较硬质合金刀具及陶瓷刀具，超硬刀具具有更高的硬度和更优良的耐磨性，能适应更高的切削速度，根据第 三、第四、第五届切削刀具用户调查分析报告，超硬刀具下游应用占比由10%提升至12.8%。 上游原材料供应充足，产业链整合优势明显 超硬刀具上游主要为生产聚晶金刚石（PCD）及聚晶立方氮化硼（PCBN）；中国是人造金刚石及工具制品的第一生产国，主导着全球超硬材料市场，其中人造金刚石产量占世界的95%以上，立方氮化硼占世界市场的70%，其中大部分人造金刚石出自河南，河南人造金刚石产量占中国的80%。人造金刚石下游应用可被归类为结构性材料应用（用于制造各类金刚石工具，如超硬刀具，广泛用于航天航空、汽车、电子信息等领域制造）及功能化应用（例如将培育钻石作为珠宝首饰等），中国超过90%的人造金刚石被作为结构性材料应用、作为功能化材料应用的占比仅有不到10% 中国超硬刀具——发展现状（1/2） 目前硬质合金刀具产品占据大部分市场，综合占比为63.1%，高速钢刀具产品占比排第二，占比约为20%，立方氮化硼与金刚石材料刀具产品占比分别为7.2%和5.6%，陶瓷材料刀具产品占比为4.2% 中国刀具种类市场占比调查统计 随着新的工程材料不断出现，部件的加工需要综合考虑材料硬度、柔韧性、耐热性、耐磨性、工艺加工性及经济性等方面合理选择刀具材料。从第五届切削刀具用户调查数据上看，目前硬质合金刀具产品占据大部分市场，综合占比为63.1%，高速钢刀具产品占比排第二，占比约为20%，立方氮化硼与金刚石材料刀具产品占比分别为7.2%和5.6%，陶瓷材料刀具产品占比为4.2%。 对比2008年到2022年刀具材料市场占比变化，随着机床行业的转型升级，数控机床使用量提升，硬质合金材料刀具始终保持高需求量，总体而言硬质合金刀具产品市场占比变化不大，市场地位牢固（每次调查中，受调查企业规模结构可能会导致刀具材料市场占比波动，如第四届硬质合金占比偏低可能与调查数据中50人以下的小微型企业占比较高有关系）；高速钢材料刀具需求逐年下降，虽然此类刀具在一些非数控机床上依然被大量使用，但随着机床行业转型升级，此类使用非数控机床的企业数量将持续减少；陶瓷材料刀具市场占比近年来有下降趋势，可能由于其机加工的局限性和对机床设备的高需求导致使用范围受限；得益于碳纤维复合材料近年来需求增长，立方氮化硼和金刚石超硬材料刀具市场占比整体而言呈上升趋势。 调查数据中各种工件材料加工情况看，普通钢占比依然最高，为26.2%，其次是耐热钢、钛合金等难切削材料，占比24.6%，再次是铝(镁)合金，占比19.4%，铸铁占比16.8%，碳纤维复合材料占比13.0%。 中国超硬刀具——发展现状（2/2） 中国刀具出口金额逐年上升而进口金额逐年下降，贸易顺差逐年增大，2022年中国刀具进出口贸易顺差为106亿元；中国刀具行业市场庞大但整体技术水平较低，高端超硬刀具产品比例较低 中国刀具进出口情况 近年来中国国产刀具在中国市场占有率逐步提升，从2018年的65%提升到2021年的71%。刀具出口额2018年至2020年基本保持稳定，2021年有25%的增长。中国刀具进口额（包含在中国生产并销售的国外品牌）总规模从2021年的138亿元人民币下降到2022年的126亿元人民币，同比下降8.7%。中国刀具出口从2021年的225亿元人民币增加到2022年的232亿元人民币，增长3%，贸易顺差逐年增大，2022年中国刀具进出口贸易顺差为106亿元。 中国刀具行业市场庞大但整体技术水平较低，高端超硬刀具产品比例较低。中国超硬刀具生厂商近千家，但能够规模化生产用于汽车、航天航空等高端制造业精密刀具的企业较少，产品集中在中低端。 以超硬材料钻孔工具、超硬材料镗孔或铰孔工具、超硬材料未列名可互换工具2021年及2022年的进出口单价为例，这些超硬刀具产品出口单价和进口单价差距较大，最高可达数十倍。 中国超硬刀具——硬质材料加工优势（1/2） 从切削精细度以及耐用性来说，直接由金刚石或氮化硼制成的超硬刀具是切削加工钛合金最理想的刀具，但由于价格较涂层硬质合金昂贵，在航天航空、船舶等领域使用较多 中国超硬刀具硬质材料加工优势-钛合金 高速钢刀具造价低、用途广泛，但耐热性较差，通过对高速钢刀具加入元素Co可以提升高速刀具的耐磨损度，导热性也有所提升，可以对钛合金进行加工；但由于刀具本身的条件限制，只能进行钛合金的粗加工，无法做到精细加工。硬质合金一般分为YG类合金和YT类合金，对于加工钛合金来说，YG类相对合适，而YT类硬质合金与钛合金发生剧烈的亲和作用，会发生刀具粘结现象，增加刀具磨损，钛合金成品表面质量也会降低。使用金刚石、氮化硼超硬材料对硬质合金刀具表面镀层后能进一步提升硬质合金的耐用性和切削速度，是较好的钛合金加工刀具；从切削精细度以及耐用性来说，直接由金刚石或氮化硼制成的超硬刀具是切削加工钛合金最理想的刀具，但由于价格较涂层硬质合金昂贵，在化工、冶金等大部分领域使用相对受限，而在航天航空、船舶等相对高端且对零部件加工精度有超高要求的领域，如航空发动机叶片叶轮等型面精加工以及盘环类零件精加工，超硬刀具是最好的选择。 中国超硬刀具——产业链图谱 金刚石材料/复合片、立方氮化硼材料/复合片、大尺寸单晶金刚石等超硬材料为超硬刀具主要生产成本，中游为超硬刀具制造商，竞争较为分散，下游应用广阔，机动车、通用器械等为主要用户 中国超硬刀具产业链图谱 中国超硬刀具——竞争格局分析（1/2） 中国超硬刀具主要参与者为以山特维克集团、肯纳金属公司为代表的欧美企业，以住友电器等为代表的日韩企业，以及中国的上市及非上市超硬刀具厂商，整体营收规模相较国际企业差距较大 中国超硬刀具主要参与者 中国超硬刀具主要海外厂商，2022年/2023财年单位：【亿元】 名称 营收（总） 营收（刀具） 营收（中国） 研发费用 中国刀具进口额（包含中国生产并销售的国外品牌）总规模从2021年的138亿元人民币下降至2022年的126亿人民币，国有化率逐步提升、刀具进口额呈逐年下降趋势；然而国外企业起步较早，山特维克集团、肯纳金属集团等国际领先的刀具企业凭借其丰富的产品种类（产品覆盖高速钢、硬质合金、陶瓷及超硬材料）、对客户需求的深度理解、较高的研发实力为用户企业提供个性化的切削加工整体解决方案，在高端定制化始终占据着主导地位；中国刀具企业数量众多，竞争实力悬殊，大部分以生产传统刀具为主，并且刀具产品品种较为单一，主要通过差异化的产品策略和价格优势，赢得中低端市场份额。 瑞典山特维克集团 820.4 305.0 亚洲155.9 美国肯纳金属公司 139.9 85.5 日本住友电器工业株式会社 2056.5 323.6 68.8 日本京瓷株式会社 1040.0 亚太279.1 48.4 日本三星钻石工业株式会社 42.6 中国超硬刀具主要上市企业包括沃尔德、威硬工具、富耐克、黄河旋风、博爱股份、奔朗新材和四方达等，非上市企业包括郑钻石精密、化菱超硬、中天超硬、和海明润等。整体营收规模相较国际企业差距较大。 韩国新韩金刚石工业株式会社 中国超硬刀具主要中国厂商，2022年单位：【亿元】 * 名称沃尔德威硬工具富耐克黄河旋风博深股份奔朗新材四方达 产品 营收（超硬刀具相关）3.2 1.2 1.38 0.17 0.27 0.24 1.8 营收（总）4.1 1.2 3.38 20.1 14.5 7.1 5.1 毛利46.2%40.6%43%30.7%20.8%31.1%55.6% 研发费用0.33 0.07 0.19 0.76 0.55 0.33 0.64 各类超硬材料（PCD/PCBN）刀具（PCD/PCBN数控刀片、标准刀片、焊接式小镗刀等）各类金刚石、立方氮化硼刀具（金刚石铣刀、可转位刀片、复合刀片等） PCD金刚石复合片、PCBN超硬刀片等 超硬材料及制品、超硬复合材料及制品、金刚石线锯、金刚石微粉等金刚石磨盘、焊接金刚石磨盘、金刚石平磨片、金刚石刀具等各类金刚石工具、金刚石钻头、金刚石立方氮化硼磨具等 超硬材料（金刚石复合片、聚晶晶刚石拉丝模芯）、PCD/CBN超硬刀具等 * 中国超硬刀具——竞争格局分析(2/2) 中国超硬刀具行业市场较为分散，所选7家上市企业超硬刀具相关营收总量占中国超硬刀具市场的11.3%，沃尔德、四方达、富耐克和威硬工具四家企业市占率超过了1%，分别为4.4%、2.5%、1.9%和1.6% 中国超硬刀具主要中国上市企业竞争格局气泡图 中国超硬刀具市占率，2022年单位：【%】 中国超硬刀具行业市场较为分散。2022年中国国产刀具产销总规模为570亿元，其中超硬刀具市场规模为73亿元，占整体刀具行业的12.8%。7家上市企业超硬刀具相关营收总量占中国超硬刀具市场的11.3%，沃尔德、四方达、富耐克和威硬工具四家企业市占率超过了1%，分别为4.4%、2.5%、1.9%和1.6%。 88.7% 完整版登录www.leadleo.com 4.4%2.5%1.9%1.6% 0.4%0.3%0.2% 搜索《2023年中国超硬刀具行业概览-加工材料结构转变，超硬刀具迎机遇》 沃尔德四方达富耐克威硬工具博深股份奔朗新材海外厂商、郑钻精密、中天超硬、化菱超硬、海明润及其他公司 梯队分布情况：沃尔德、四方达2022年超硬刀具市占率分别为4.4%和2.5%位列第一梯队；富耐克、威硬工具市占率分别为1.9%和1.6%位于第二梯队；博深股份、奔朗新材及黄河旋风超硬刀具产品营收占比较小、位于第三梯队。 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Y轴：研发实力 气泡大小：销售毛利率 梯队形成原因：（1）全球市场营销布局，海外业务加速发展； 黄河旋风 奔朗新材 受宏观因素影响，中国中低端刀具如低合金高速钢钻头出口份额部分被东南亚、印度、土耳其等国家取代，而中高端刀具出口额则逐年上升，出口成为中高端刀具不可忽略的增长因素之一，2022年中国刀具出口份额为232亿元，提升3%；沃尔德和四方达通过海外分公司推动海外业务发展，沃尔德2022年港澳台及海外营收9,171.2万元，提升7.6%；四方达2022年海外营收2.4亿元，提升33.2%，海外营收占总营收47.1%。（2）技术壁垒。生产立方氮化硼磨料及刀具需要专业化设备，通常包括研发设备、测试设备及生产加工设备，其中生产加工设备如