2020钢铁行业报告：高性能工模具钢是我国的战略性新兴产业
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图1：工具钢的分类
资料来源： 中国知网，产品手册，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。
T8Mn0.85~0.900.40~0.60性能近似T8用于制造截面较大的工具
T90.85~0.94
性能近似T8，但有较高的淬透性，能获得较深的淬硬层
用于一定硬度和韧性的工具，如冲模、冲头、凿岩用工具
≤0.35
过共析钢，在700~800℃加热时仍能
T100.95~1.04
T111.05~1.14
≤0.40
2
图16：我国的汽车销量及增速12
图17：我国的汽车保有量和销量与美日的比较12
图18：我国乘用车市场新车上市统计12
图19：我国的大家电产量13
图20：我国的小家电产量13
图21：我国的计算机和手机产量及增速13
图22：我国计算机、通信和电子设备制造业保持高速扩张（%）13
图23：我国刀具行业的市场规模继续扩张14
图46：我国各地区模具钢生产企业的数量和产能24
图47：我国的模具制造企业的分布情况24
图48：典型的模具价格构成24
图49：代表公司的模具钢和模具业务的毛利率比较24
图50：主要合金原料的价格（元/吨）25
图51：H13主要合金原料的成本占比估算25
图52：我国原料金属矿产量占全球产量的比重wenku.baidu.com5
图53：工具钢代表牌号的价格25
图39：我国的模具钢产能（万吨）22
图40：我国重点优特钢企业的高速钢产量22
图41：2016年我国主要钢厂的高速钢产量22
图42：代表国营和民营工具钢企业的吨钢营收比较22
图43：代表国营和民营工具钢企业的销售毛利率比较22
图44：我国重点优特钢企业的模具钢CR523
图45：欧洲主要特钢企业的兼并重组历程23
表格目录
表1：碳素工具钢牌号性能及用途6
表2：合金工具钢的牌号性能及用途6
表3：代表牌号高速钢的性能及用途8
表4：汽车品牌和可供选择的模具钢体系10
表5：刀具材料分类及主要应用场合15
表6：各类刀具材料性能对比15
表7：中外代表牌号的模具钢对标17
表8：国产和进口模具钢市场的差异18
表9：2019年我国刀具进出口金额前6名19
保持细晶粒，不致过热；淬火后钢中有未熔的过剩碳化物，增加耐磨性
除具有T10的特点外还具有较好的综合机械性能
用于制造工作时不变热、耐磨性要
求较高、不受剧烈振动、具有韧性及 锋利刃口的工具，如刨刀、冷冲模、锯条等
T121.15~1.24含碳量高，淬火后有较多的过剩碳化物，耐磨性及硬度较高，但韧性低。
T131.25~1.35碳含量最高的工具钢，硬度很高，碳化物增加且分布不均匀，力学性能差
图24：我国金属切削机床及切削工具的产量持续下降14
图25：金属切削机床的主要下游14
图26：我国的工程机械和汽车产量增速14
图27：国内外上各类型刀具的市场规模占比14
图28：切削刀具的材料分类14
图29：粉末冶金AHPT15高速钢的显微组织16
图30：世界粉末冶金高速钢在各类刀具中的占比16
图31：我国模具进出口金额（亿美元）17
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。
表1：碳素工具钢牌号性能及用途
图32：2019年我国模具行业的进出口产品结构17
图33：我国刀具的进口规模（含国内生产的外企，亿元）18
图34：我国刀具的出口规模（亿元）18
图35：我国进口刀具占国内市场的比重19
图36：我国进口和出口切削刀具的单价（美元/吨）19
图37：我国钢铁产品的金字塔结构及规模以上的企业数量21
图38：我国重点优特钢企业的模具钢产量（万吨）22
用于不受冲击、高硬度的工具，如丝锥、锉刀、量具等。
刮刀、挫刀、剃刀、切削工具、拉丝工具、刻纹工具及硬石加工工具等
资料来源： 中国知网，东兴证券研究所
（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。
表10：2019年我国刀具进出口单价的比较19
表11：工信部印发钢铁工业调整升级规划（2016—2020年）提出的重点突破的关键钢种20
表12：2017-2019年我国重点优特钢企业的模具钢产量及市场份额23
表13：H13的化学成分（%）25
1.
1.1
1.1.1
《论语》有曰：工欲善其事，必先利其器。工具钢（Toolsteel），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。
T70.65~0.74
T80.75~0.84
≤0.40
亚共析成分钢，强度随碳含量增加而增加，有较好的强度和塑性配合，但切削能力较差
共析成分钢，淬火易过热，强度塑性较低，不宜做受大冲击的工具，但经热处理后有较高的硬度及耐磨性
用于程受振动、冲击、硬度适中有较好韧性的工具，如冲头、大锤等
用于有较高硬度和耐磨性的工具，如冲头、剪切金属用剪刀等
资料来源： 中国知网，产品手册，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。
T8Mn0.85~0.900.40~0.60性能近似T8用于制造截面较大的工具
T90.85~0.94
性能近似T8，但有较高的淬透性，能获得较深的淬硬层
用于一定硬度和韧性的工具，如冲模、冲头、凿岩用工具
≤0.35
过共析钢，在700~800℃加热时仍能
T100.95~1.04
T111.05~1.14
≤0.40
2
图16：我国的汽车销量及增速12
图17：我国的汽车保有量和销量与美日的比较12
图18：我国乘用车市场新车上市统计12
图19：我国的大家电产量13
图20：我国的小家电产量13
图21：我国的计算机和手机产量及增速13
图22：我国计算机、通信和电子设备制造业保持高速扩张（%）13
图23：我国刀具行业的市场规模继续扩张14
图46：我国各地区模具钢生产企业的数量和产能24
图47：我国的模具制造企业的分布情况24
图48：典型的模具价格构成24
图49：代表公司的模具钢和模具业务的毛利率比较24
图50：主要合金原料的价格（元/吨）25
图51：H13主要合金原料的成本占比估算25
图52：我国原料金属矿产量占全球产量的比重wenku.baidu.com5
图53：工具钢代表牌号的价格25
图39：我国的模具钢产能（万吨）22
图40：我国重点优特钢企业的高速钢产量22
图41：2016年我国主要钢厂的高速钢产量22
图42：代表国营和民营工具钢企业的吨钢营收比较22
图43：代表国营和民营工具钢企业的销售毛利率比较22
图44：我国重点优特钢企业的模具钢CR523
图45：欧洲主要特钢企业的兼并重组历程23
表格目录
表1：碳素工具钢牌号性能及用途6
表2：合金工具钢的牌号性能及用途6
表3：代表牌号高速钢的性能及用途8
表4：汽车品牌和可供选择的模具钢体系10
表5：刀具材料分类及主要应用场合15
表6：各类刀具材料性能对比15
表7：中外代表牌号的模具钢对标17
表8：国产和进口模具钢市场的差异18
表9：2019年我国刀具进出口金额前6名19
保持细晶粒，不致过热；淬火后钢中有未熔的过剩碳化物，增加耐磨性
除具有T10的特点外还具有较好的综合机械性能
用于制造工作时不变热、耐磨性要
求较高、不受剧烈振动、具有韧性及 锋利刃口的工具，如刨刀、冷冲模、锯条等
T121.15~1.24含碳量高，淬火后有较多的过剩碳化物，耐磨性及硬度较高，但韧性低。
T131.25~1.35碳含量最高的工具钢，硬度很高，碳化物增加且分布不均匀，力学性能差
图24：我国金属切削机床及切削工具的产量持续下降14
图25：金属切削机床的主要下游14
图26：我国的工程机械和汽车产量增速14
图27：国内外上各类型刀具的市场规模占比14
图28：切削刀具的材料分类14
图29：粉末冶金AHPT15高速钢的显微组织16
图30：世界粉末冶金高速钢在各类刀具中的占比16
图31：我国模具进出口金额（亿美元）17
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。
表1：碳素工具钢牌号性能及用途
图32：2019年我国模具行业的进出口产品结构17
图33：我国刀具的进口规模（含国内生产的外企，亿元）18
图34：我国刀具的出口规模（亿元）18
图35：我国进口刀具占国内市场的比重19
图36：我国进口和出口切削刀具的单价（美元/吨）19
图37：我国钢铁产品的金字塔结构及规模以上的企业数量21
图38：我国重点优特钢企业的模具钢产量（万吨）22
用于不受冲击、高硬度的工具，如丝锥、锉刀、量具等。
刮刀、挫刀、剃刀、切削工具、拉丝工具、刻纹工具及硬石加工工具等
资料来源： 中国知网，东兴证券研究所
（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。
表10：2019年我国刀具进出口单价的比较19
表11：工信部印发钢铁工业调整升级规划（2016—2020年）提出的重点突破的关键钢种20
表12：2017-2019年我国重点优特钢企业的模具钢产量及市场份额23
表13：H13的化学成分（%）25
1.
1.1
1.1.1
《论语》有曰：工欲善其事，必先利其器。工具钢（Toolsteel），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。
T70.65~0.74
T80.75~0.84
≤0.40
亚共析成分钢，强度随碳含量增加而增加，有较好的强度和塑性配合，但切削能力较差
共析成分钢，淬火易过热，强度塑性较低，不宜做受大冲击的工具，但经热处理后有较高的硬度及耐磨性
用于程受振动、冲击、硬度适中有较好韧性的工具，如冲头、大锤等
用于有较高硬度和耐磨性的工具，如冲头、剪切金属用剪刀等