高性能工模具钢(工具钢)项目可行性研究报告-高端化和专业化是成长主线

高性能工模具钢（工具钢）项目可行性研究报告-高端化和专业化是成长主线
编制单位：北京智博睿投资咨询有限公司
1、工具钢的种类繁多，性能指标严苛
《论语》有曰：工欲善其事，必先利其器。

工具钢（Tool steel），堪称‚工业之母‛，是用以制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具的钢。

一般的工具钢具有较高的硬度和在高温下能保持高硬度、红硬性、高的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、耐蚀性和可加工性好等。

根据化学成份不同，工具钢分为碳素工具钢、合金工具钢、高速钢（实质上是高合金工具钢）三大类；按用途则可分为刃具钢、模具钢、量具钢三大类。

工具钢的分类
资料来源：中国知网，东兴证券研究所
（1）碳素工具钢：碳素工具钢的碳含量较高，在 0.65-1.35%
之间。

碳素工具钢热处理后表面可得到较高的硬度和耐磨性，心部有较好的韧性；退火硬度低（不大于 HB207），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，硬度下降到 HRC60 以下。

碳素工具钢的淬透性低，较大的工具不能淬透（水中淬透直径为 15mm），水淬时表面淬硬层与中心部位硬度相差很大，在淬火时易产生变形或形成裂纹。

此外，其淬火温度范围窄，在淬火时应严格控制温度。

防止过热、脱碳和变形。

碳素工具钢钢号冠以‚T‛,以免与其他钢类相混；钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。

例如，T8 表示平均碳含量为 0.8%；锰含量较高者，在钢号最后标出‚Mn‛，例如‚T8Mn ‛；高级优质碳素工具钢的磷、硫含量比一般优质碳素工具钢低，在钢号后面加注字母 A 以示区别。

（2）合金工具钢是指为了改善工具钢的性能而特意加入一些合金元素的钢，常用的合金元素有钨（W）、钼Mo）、铬（Cr）、钒（V）、钛（Ti）等，合金元素的含量总和一般不超过 5%。

合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高，按用途大致可分为刃具、模具和量具用钢 3 类，模具钢的产量占合金工具钢的 80%左右。

其中碳含量高的钢（wc 大于 0.80%）多用于制造刃具、量具和冷作模具，这类钢淬火后的硬度在 HRC60 以上，且具有足够的耐磨性；碳含量中等的钢（wt0.35%~0.70%）多用于制造热作模具，这类钢淬火后的硬度稍低，为 HRC50~55，但韧性良好。

（3）高速工具钢是一种高合金工具钢，一般指高速钢。

含碳量
一般在 0.70～1.65%之间，含合金元素量较多，总量可达 10～25%，其中含有 C，Mn，Si，Cr，V，W，Mo，Co。

能用来做高速旋转切割工具，具有红硬性高、耐磨性好、强度高等特性，就是其中 Cr，V，W，Mo 得比例比较大。

当切削温度高达 600℃时，硬度仍无明显下降。

通常采用电炉生产，采用粉末冶金方法生产高速钢，使碳化物呈极细小的颗粒均匀地分布在基体上，可以提高使用寿命。

高速钢刀具约占国内刀具总量的 75%。

按所含合金元素不同可分为：①钨系高速钢（含钨 9～18%）；
②钨钼系高速钢（含钨 5～12%,含钼 2～6%）；③高钼系高速钢（含钨 0～2%,含钼 5～10%）；④钒高速钢，按含钒量的不同又分一般含钒量（含钒 1～2%）和高含钒量(含钒 2.5～5%)的高速钢；⑤钴高速钢（含钴 5～10%）。

按用途不同高速钢又可分为通用型和特殊用途两种。

①通用型高速钢：主要用于制造切削硬度 HB≤300的金属材料的切削刀具 (如钻头、丝锥、锯条)和精密刀具（如滚刀、插齿刀、拉刀），常用的钢号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 等。

②特殊用途高速钢：包括钴高速钢和超硬型高速钢（硬度 HRC68～70），主要用于制造切削难加工金属（如高温合金、钛合金和高强钢等）的刀具，常用的钢号有
W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8 等。

工具钢的工艺流程长，生产控制要求高
工具钢的发展已有百年历史，各种工具钢既有共同的要求，如硬度高、耐磨性和一定的强韧性等，又有各自的特殊要求，如红硬性、
耐冲击、尺寸稳定性、抗热疲劳性和良好的综合机械性能等。

工具钢的生产工序主要包括冶炼、铸造、加工和热处理等。

为了满足不同的要求，生产上采用各种不同冶金成份的工具钢，并通过恰当的变形和热处理工艺来达到其性能要求，因此高性能的工具钢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）、喷粉精炼等多种方法，生产高性能合金工具钢则采用电弧炉+电渣重熔（ESR）或真空自耗（VAR）法。

工具钢的热加工包括热处理和热变形，热处理分为形变前热处理和形变后热处理。

形变前热处理是进行均匀化处理以减少钢的偏析；形变后热处理主要是去应力退火处理。

为了提高工具钢的等向性能和使用寿命，采用多向锻造或多向轧制，可以避免带状组织的形成或减轻带状组织的严重程度。

合金工具钢以模铸为主，为保证钢锭质量，广泛采用防止二次氧化技术，包括保护气体浇铸、真空浇铸。

为提高收得率、降低成本，国内外部分特殊钢厂已采用连铸生产低合金工具钢。

对于截面大的模具材料，通常选用大截面连铸机，例如日本大同特殊钢采用二流弧形大方坯连铸机，铸坯尺寸为 370×380mm，德国蒂森特殊钢公司的立式二流连铸机，结晶器截面尺寸为 340×475mm。

以高速钢为例，碳化物经热加工后破碎成颗粒，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，
对钢的晶粒度和二次硬化等性能有很大影响。

碳化物的数量、类型与钢的化学成分有关，而碳化物的颗粒度和分布则与钢的变形量和热处理工艺有关。

模具的使用寿命和制成的精度、质量、表面性能，除与模具的设计、制造精度以及机床和操作等条件有关外，与模具材料及其热处理工艺也有密切关系。

据有关的统计表明，模具的早期失效因材料选择不当和内部缺陷引起的约占 10%左右，由热处理不当引起的约占 50%左右。

我国的工具钢消费趋高端化，国产替代的市场容量大
模具钢是用来制造模具的钢种，目前我国模具钢需求较大的下游行业主要有汽车、家电、电子设备和建材等制造业。

受益于全球化和制造业向我国转移，过去 20 年我国模具行业主营业务收入的复合增速约为 20%，近 10 年的复合增速约为 10%，我国模具产值已占世界的三分之一。

随着低端制造业向外转移和中低端模具市场日趋饱和，国内模具制造业有朝着大型化、精密化升级的趋势，对我国的模具钢也提出更高的品质要求。

汽车行业是模具及模具钢消费的第一大行业，占市场总量 35%左右；家用电器行业消费模具钢约占市场总量的 20%；电脑、手机、电子设备等电子通讯行业用模具钢约占市场的 20%；塑料门窗、PVC 水管等建材模具年需消耗模具钢约占市场容量的 15%。

从模具的销售额分类看，销售占比最大的是注塑模具，占比达到45%；其次是冲压模具，占比达到 37%，包括冷作模具和热作模具；
铸造模具和其他模具占比为 9%。

模具及模具钢的主要下游行业
数据来源：公开资料整理
我国的模具分类销售额占比情况
数据来源：公开资料整理
2018-2020 年受汽车等下游行业周期和疫情的影响，我国的模具行业的市场规模在 2017 年创下历史新高后有所收缩。

尽管如此，从汽车、家电和电子等行业的成长性看，我国的模具行业和模具钢的市场仍然有成长空间。

疫情冲击后我国的汽车、家电行业的需求拐点即
将到来，同时 5G 渗透率提升后将迎来电子设备的更新潮，模具钢的需求有望逐步回暖。

汽车行业 90%以上的零件由模具成型，主要是冷作模具钢、塑料模具和热作模具钢，三类模具中冲压模具要占到一半左右。

一般情况下，制造一辆普通轿车本身便需要约 1500 个模具，当中有接近 1000 个的冲压模具和超过 200 个的内饰件模具。

我国目前的汽车产销量与理论峰值之间还有很大的差距，同时传统燃油车和新能源汽车新车型的数量持续增加。

我国的汽车保有量远低于美、日，汽车市场容量非常大；从销售量看，美国和日本随着日均GDP 和国民可支配收入的增长，汽车销量持续增长至 400 万辆/亿人以上，我国 2019 年的汽车销量为184 万辆/亿人，汽车市场理论上至少有 1 倍的成长空间。

得益于内需和出口的强劲拉动，我国的大家电产销量总体保持增长，同时小家电渗透率尚有较大的提高空间。

家电行业零件的 80%
靠模具成型，使用量最大的是塑料模具钢（代表钢号为 P20 和 718）。

我们预计未来家电行业对模具钢的需求增长有较强的支撑。

电子通讯行业 60%-80%的零部件都要依靠模具成型，其中精密冲压模具和精密塑料模具约占模具市场的 20%左右。

过去我国的计算机、通信和电子设备制造业保持了高速扩张的态势，随着 5G 渗透率提升和电子设备更新周期的到来，我国的电子设备产销量有望扭转自2018 年以来的下滑趋势。

产业升级下高性能切削材料的需求持续增长
2018 年我国刀具行业的市场规模创新高，从 2009 年以来 10 年的复合增速为 5.65%。

目前，我国的切削工具市场以普通高速钢刀具为主，随着制造业转型升级和加工材料的机械性能提升，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攀升。

尽管我国切削工具的产量持续下降，但刀具的单品价值提升显著是市场持续扩张的重要原因。

我国金属切削机床需求最大的行业是汽车，占比达到 45%，其次是机械和军工。

根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的总产值为 117.09 亿元，其中高速钢刀具产值为54.40亿元，占比达到 46.5%。

高速钢刀具是现阶段我国刀具产品中占比最大的品类，但与排名第二的硬质合金刀具占比差距缩小至 2.3 个百分点。

采用硬质合金时，切削速度比高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。

在发达国家市场中硬质合金刀具占据主导地位，在我国高速钢刀具与硬质合金刀具共同主导市场。

根据国际生产工程学会(CIRP)统计，硬质合金刀具已占世界刀具消费总额的 55%，高速钢刀具为 40%，超硬刀具为 5%。

近 20 年高速钢刀具产值每年递减 1.25%，而硬质合金刀具则每年递升 1.1%。

在高精度、高寿命要求等关键领域要使用合金含量更高的高速钢，但传统工艺生产的高合金含量的组织会有严重的偏析缺陷和粗大碳化物组织，进而影响断裂韧性。

喷射成形和粉末冶金技术制备的高合金工具钢有晶粒细小、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的性能优于普通高速钢，而且在冲击负荷大的切削加工场合可替代硬质合金刀具，预计市场规模的复合增速在 10%以上。

粉末冶金方法首先用雾化法制取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实成全致密的钢坯，再经锻、轧成材。

粉末高速工具钢的碳化物细小、分布均匀，韧性、可磨削性和尺寸稳定性等均很好，可生产用铸锭法无法生产的更高合金元素含量的超硬高速工具钢。

高性能高速钢和粉末冶金高速钢应用比例呈增加趋势，在发达国家高性能高速钢应用比例达到 30%以上，粉末冶金高速钢也已达到20%左右。

粉末冶金高速钢组织细小，其强度和韧性分别是熔炼高速钢的 2 倍和 2.5～3 倍。

目前全球粉末冶金高速钢已占高速钢年产量的 10%以上，美国应用粉末冶金高速钢的比例超过 15%。

我国高性能高速钢的应用比例只有 10%左右，粉末冶金高速钢应用比例则更低。

粉末冶金高速钢冶炼工艺复杂, 制造成本较高；与之相比，喷射成形制备工序少，成本较低，但产品质量较粉末冶金差些。

世界上主要由少数发达国家的 7 家企业生产粉末冶金高速钢，总产能约 2.4 万吨左右。

国内的粉末冶金高速钢生产才刚起步，以目前我国高速钢刀具市场规模的 20%计将达 10 亿元以上。

工具钢的国产替代市场容量大
国产模具钢的性价比高，高端市场国产替代的空间大。

由于我国
的模具制造技术水平总体进步很大，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着越来越重要的地位，出口金额已达到我国模具行业主营业务收入的 15%。

近 5 年来，我国进口模具的国产化替代较为顺利，模具进口金额持续下滑，与此同时模具的出口保持增长。

目前我国中高端模具仍依赖进口，模具进口市场规模约为 20 亿美元。

从进出口的市场规模看，2015-2019 年我国的模具出口金额从50.82 亿美元增长至 62.46 亿美元，累计增长 22.9%，出口市场年均增长 2.91 亿美元；同期模具进口金额从 24.85 亿美元降至
19.39 亿美元，累计下降 22.0%，进口年均减少 1.37 亿美元。

从进出口的产品结构看，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%。

根据我们的产业调研了解到，目前我国在大型塑料模具和超大型热作模具等高端产品上的进口依赖度较大，主要是因为上述大尺寸规格的产品对组织、性能均匀性的控制要求更高。

国产的模具钢有着国外钢厂不可比拟的交货时间优势和成本优势，对于同样规格的产品，国产模具钢价格只有国外的 1/3。

近几年国内钢厂不断引进先进的冶炼设备，生产工艺和技术已经取得了长足的进步，已经有部分高端模具钢品质达到欧洲标准模具钢等级标准，质量等级可以与进口模具钢媲美。

高性能工模具钢是我国的战略性新兴产业
工具钢作为‚工业之母‛，高性能工具钢则是现代工业的基础。

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，作为不可或缺基础材料的高性能工模具钢同样受到国家产业政策的大力支持，并成为我国的战略性新兴产业。

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和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，紧紧围绕高端装备制造等重点领域需求，加快调整先进基础材料产品结构的重点任务。

国家统计局《战略性新兴产业分类（2018）》对新材料产业目录做了细化完善，并首次将 39 类先进钢铁材料列入新材料产业目录，包括先进钢铁材料等 7 大领域，新增了高性能轴承用钢加工、高性能弹簧钢加工、高性能齿轮钢加工、高性能工模具钢加工、高技术船舶用钢加工、高强度汽车用冷轧板加工等。

高端化和专业化是工具钢行业高质成长的主线
工具钢生产的高端化、专业化是先发国家产业发展的重要趋势，可以提高产品质量、降低成本，提升企业的竞争力。

在我国工具钢市场景气度下行时期，具有高端化、专业化优势的合金工具钢生产企业的市场份额提高，呈现马太效应。

以模具钢为例，2018 年我国重点特钢企业的模具钢产量较 2017 年同比下降 25.6%，同期天工国际为代表的专业化工具钢生产企业的市场份额均逆势提高，公司的市场份额从 20%提高至 28.2%，同时全国重点优特钢企业的模具钢 CR5 从67.1%提高至 85.1%。

由于合金工具钢的生产品种规模多、批量小，因此合金工具钢的生产已了由分散向集中发展可以共享特殊冶金装备，实现专业化生产并降低工序成本；同时为了适应全球化竞争的趋势，世界先进的模具钢的生产企业不断地进行强强联合，形成具有全球竞争力的工模具生产、研发中心和国际品牌。

目前发达国家一般仅有 1-2 家生产模具钢的专业厂家，其产量往往占全国的 60%-80%，如瑞典的乌德霍姆公司、奥地利的百乐公司、美国的钒合金钢公司（Vasco）、日本的日立金属公司等。

目前我国的模具钢分散几十家特钢企业生产，产业集中度仍待提升，未来将逐步向专业化和品牌化的方向发展。

工具钢是‚“工业之母”，后疫情时代的需求修复叠加我国制造业的转型升级，工具钢产业的发展将逐步由‘量增’向‘质升’转变，高端化和专业化是工具钢产业高质成长的主线。

我国工具钢产业的供给能力不断提升，高性价比优势和维护产业链供应链安全稳定的发展需要将加速国产替代进程。

高性能工模具钢（工具钢）项目可行性研究报告编制大纲
第一章总论
1.1高性能工模具钢（工具钢）项目背景
1.2可行性研究结论
1.3主要技术经济指标表
第二章项目背景与投资的必要性
2.1高性能工模具钢（工具钢）项目提出的背景
2.2投资的必要性
第三章市场分析
3.1项目产品所属行业分析
3.2产品的竞争力分析
3.3营销策略
3.4市场分析结论
第四章建设条件与厂址选择
4.1建设场址地理位置
4.2场址建设条件
4.3主要原辅材料供应
第五章工程技术方案
5.1项目组成
5.2生产技术方案
5.3设备方案
5.4工程方案
第六章总图运输与公用辅助工程6.1总图运输
6.2场内外运输
6.3公用辅助工程
第七章节能
7.1用能标准和节能规范
7.2能耗状况和能耗指标分析
7.3节能措施
7.4节水措施
7.5节约土地
第八章环境保护
8.1环境保护执行标准
8.2环境和生态现状
8.3主要污染源及污染物
8.4环境保护措施
8.5环境监测与环保机构
8.6公众参与
8.7环境影响评价
第九章劳动安全卫生及消防
9.1劳动安全卫生
9.2消防安全
第十章组织机构与人力资源配置10.1组织机构
10.2人力资源配置
10.3项目管理
第十一章项目管理及实施进度11.1项目建设管理
11.2项目监理
11.3项目建设工期及进度安排
第十二章投资估算与资金筹措12.1投资估算
12.2资金筹措
12.3投资使用计划
12.4投资估算表
第十三章工程招标方案
13.1总则
13.2项目采用的招标程序13.3招标内容
13.4招标基本情况表
第十四章财务评价
14.1财务评价依据及范围14.2基础数据及参数选取14.3财务效益与费用估算14.4财务分析
14.5不确定性分析
14.6财务评价结论
第十五章项目风险分析
15.1风险因素的识别
15.2风险评估
15.3风险对策研究
第十六章结论与建议
16.1结论
16.2建议
附表：
服务流程：
1.客户问询，双方初步沟通了解项目和服务概况；
2.双方协商签订合同协议，约定主要撰写内容、保密注意事项、企业相关材料的提供方法、服务金额等；
3.由项目方支付预付款（50%），本公司成立项目团队正式工作；
4.项目团队交初稿，项目方可提出补充修改意见；
5.项目方付清余款，项目团队向项目方交付报告电子版；
另：提供甲级、乙级工程资信资质
【主要用途】发改委立项，申请土地，银行贷款，申请国家补助资金等
【关键词】高性能工模具钢（工具钢）项目投资，可行性，研究报告
【交付方式】特快专递、E-mail
【交付时间】5-7个工作日
【报告格式】Word格式；PDF格式
【报告价格】此报告为委托项目报告，具体价格根据具体的要求协商，欢迎来电咨询。

【编制单位】北京智博睿投资咨询有限公司
关联报告：
高性能工模具钢（工具钢）项目申请报告
高性能工模具钢（工具钢）项目建议书
高性能工模具钢（工具钢）项目商业计划书
高性能工模具钢（工具钢）项目资金申请报告
高性能工模具钢（工具钢）项目节能评估报告
高性能工模具钢（工具钢）行业市场研究报告
高性能工模具钢（工具钢）项目PPP可行性研究报告
高性能工模具钢（工具钢）项目PPP物有所值评价报告
高性能工模具钢（工具钢）项目PPP财政承受能力论证报告高性能工模具钢（工具钢）项目资金筹措和融资平衡方案。