行業定義或范疇

超硬刀具是指用立方氮化硼以及金剛石為代表的超硬材料制成的刀具總稱。

行業發展概況

發展背景

高端制造需求促進機床產業發展，推動超硬刀具行業加快發展

從制造業的發展來看，全球對制造加工的高端化需求逐漸增多，特別是在國內，高質量發展的要求、高端制造業發展的需求，推動高速度、高精度、高價值的高檔數控機床需求的占比正逐步提高，隨之而來自然帶動了機床的核心零部件及重要耗材——超硬刀具需求的快速增長。

刀具作為工業機床的“牙齒”，是高檔數控機床的重要組成部分，對于提升機床的精密、高速和高效等方面性能有直接影響。以高精度、高效率、高可靠性為特點的現代切削刀具已成為現代制造體系中的高端最終執行部件，在機械加工中發揮著不可替代的關鍵作用。隨著我國工業快速發展，機械加工工件的結構越發復雜，加工技術進入“高速、高效、復合、環?！钡陌l展新階段。同時，不斷涌現的難加工材料如硬質金屬、陶瓷、復合材料等，對加工刀具的性能提出了更高的要求，這也促使國內相關廠商在超硬刀具領域逐漸增加相應資金投入，加大技術研究及產品研發力度。超硬刀具具有高速、高效和高精切削加工的優異性能，替代硬質合金等普通刀具的發展趨勢已不可逆轉。

國家政策持續推動數控機床產業發展

我國數控機床的滲透率在逐年提升。數據顯示，2021年我國金屬切削機床數控化率已達到44.85%，但與美國等發達國家80%左右的數控化率水平仍存在較大差距?！吨袊圃?025》戰略綱領中明確提出，“2025年中國的關鍵工序數控化率預計從現在的33%提升到64%”。

貿易摩擦和自主可控，推動超硬刀具進口替代加速

從國內來看，我國刀具市場規模與我國制造業的發展水平和結構調整密不可分。刀具作為高端制造和智能制造的關鍵耗材，是制造業轉型升級的關鍵和必備耗材，涉及到制造業的供應鏈安全。國家近年來出臺多項政策大力支持數控機床行業發展，鼓勵提升高檔數控機床及配套數控系統的自主化率，鼓勵發展高性能硬質合金等精深加工產品，大力推動制造業轉型升級。特別是近幾年，國際貿易摩擦加劇，自主可控需求不斷提升，超硬刀具的進口替代大勢所趨。受國際貿易摩擦影響，國內航空航天、軍工等行業的制造企業為確保供應鏈安全，擴大了對國產刀具的需求，為國內刀具企業高端項目開展提供契機。內部因素來看，國內刀具企業近年來持續加大研發和產品制造投入，完善渠道布局，超硬刀具產品的質量在國內外制造業的認可度不斷提高，且性價比優勢明顯，超硬刀具的進口替代正逐漸加快。

發展現狀

行業加快發展，未來前景廣闊。我國刀具市場消費情況與制造業發展水平和結構調整息息相關。隨著供給側結構性改革、高質量發展的不斷推進，我國制造業朝著自動化和智能方向快速前進，推動刀具消費市場持續增長。據資料顯示，2021年我國刀具行業市場規模達477億元，同比增長13.3%。超硬材料具有高硬度、高耐磨性和低韌性和低抗沖擊性的特點，隨著近年來“以車代磨”“以銑代磨”“高速切削”等加工新概念的出現，超硬刀具在我國刀具市場占有率不斷上升，2016-2021年，我國超硬刀具產業市場規模年平均增速為5.7%，屬于穩定增長。2021年中國超硬刀具市場規模為57.80億元。

超硬刀具以人造立方氮化硼為主。從市場結構方面來看，目前我國超硬刀具市場中，PCBN（人造立方氮化硼）刀具占據主導地位。具體來看，2021年我國PCBN刀具市場規模為33億元，占超硬刀具市場的57.1%；金剛石刀具市場規模為24.8億元，占超硬刀具市場的42.9%。

我國應用市場結構目前以汽車工業為主。汽車工業是我國超硬刀具最大的下游應用領域，占比約為69%，超硬刀具主要用于對汽車發動機、變速器、制動盤等核心汽車零部件切削加工。國家統計局數據顯示，2021年我國汽車零部件制造業營收規模達4.07萬億元。在國家政策支持下，超硬刀具市場應用將圍繞“1+N”市場快速發展。

我國超硬刀具進口量呈下降趨勢。從行業進出口貿易情況來看，隨著近年來國產替代進程的持續推進，我國超硬刀具進口量呈下降趨勢，出口量呈上漲趨勢。雖然我國超硬刀具出口量遠大于進口量，但由于進口主要以高附加值的高端產品為主，使得我國超硬刀具進口金額較出口金額差距不像數量上差距巨大。具體來看，2021年我國超硬刀具進口量為130.65噸，進口金額為1.06億美元；出口量為9742.75噸，出口金額為2.43億美元。從進口分布情況來看，2021年我國超硬刀具進口金額中，占比前三的地區分別為德國、日本和愛爾蘭，占比分別為22.7%、18.9%和16%。從出口分布情況來看，2021年我國超硬刀具出口金額中，占比前三的地區分別為美國、德國和加拿大，出口金額占比分別為12.4%、9.3%和9.2%。

行業競爭格局分析

超硬刀具行業產業鏈上游主要為人造金剛石、聚晶立方氮化硼等超硬材料；中游為超硬刀具生產環節；下游廣泛應用于汽車工業、電子信息、鋼鐵加工、建筑和裝飾、新能源、航空航天等領域。

產業價值鏈分析

產業鏈上游，超硬材料行業，我國是全球最大人造金剛石生產國，掌握高溫高壓工業級金剛石定價權。目前我國人造金剛石產量占世界總產量90%以上，立方氮化硼產量占世界總量70%以上?？傮w來說，我國超硬材料的產品質量、技術已達世界先進水平。2020年我國人造金剛石產量為207億克拉，同比增長8.1%。國外超硬材料產業高度集中，金剛石和立方氮化硼(CBN)單晶、聚晶、微粉、CVD膜等全系列產品90%以上集中在美國DI公司等，主要采用年輪式兩面頂超高壓合成裝置，單晶金剛石單次產量大、品級高、粒度好，產品占據高端市場，應用于金剛石、CBN刀具，在世界上處于領先地位。

產業鏈中游，全球超硬刀具行業呈現寡頭競爭格局，高端市場份額被歐美所占據。國外超硬材料制品產業，主要分布于歐美和日韓等發達國家，占全世界市場份額80%以上。以歐洲跨國集團山特維克、肯納金屬、泰利萊公司、德國溫特公司、法國圣戈班集團、日本旭金剛石工業株式會社為代表的國外企業，生產制造的超硬材料磨具、刀具、鋸切和鉆進工具等，具有超高速度、超高精度、高效率、高耐用度等特點，廣泛應用于現代制造業，占據了世界高端市場。隨著我國及世界制造業發展的需求，國內超硬刀具行業企業多年來在研發和產品制造等方面持續加大投入，已有部分企業產品逐漸進入到中高端市場，以中天超硬、沃爾德、廈門金鷺等企業為代表的中國超硬刀具龍頭企業正在崛起。

產業鏈下游，汽車工業是我國超硬刀具最大的下游應用領域，占比約為69%。隨著新能源汽車的逐漸普及，車身輕量化已成為未來發展的必經之路，鋁合金等輕質材料在汽車工業中的運用比例迅速攀升，推動了我國超硬刀具行業快速發展。據資料顯示，2021年我國汽車產量達2608.2萬輛，同比增長3.4%；銷量達2627.5萬輛，同比增長3.8%。

行業競爭格局

全球高端定制刀具市場被歐美占據，國內超硬刀具企業集中度低。國際層面，全球超硬刀具行業呈現寡頭競爭格局，高端市場份額被歐美所占據。全球超硬刀具市場參與者由上而下分為歐美、日韓、中國三個梯隊。第一梯隊是以德國MAPAL為代表的歐美企業，歐美企業普遍具有歷史悠久、技術力量雄厚等優勢，主導高端定制化刀具市場。第二梯隊是以住友電氣、京瓷為代表的日韓刀具企業，其相關產品具有通用性高、穩定性好、性價比高等優勢，在非定制化刀具市場受青睞。第三梯隊是以中天超硬、沃爾德、廈門金鷺等為代表的中國刀具企業。

國內方面，我國超硬刀具相關制造企業近千家，但行業集中度低，尚未形成大型龍頭企業。國內企業主要集中在中低端市場，參與者眾多，生產技術含量較低，小廠商簡化工藝、拼湊組裝，無標、無序生產現象較為嚴重。國內超硬刀具高端應用市場由歐美、日韓刀具企業占據，特別是用于航空航天、軍工、汽車發動機等領域的刀片產品嚴重依賴進口。近年來隨著國內消費結構調整加速，國內刀具企業不斷提高技術水平，相關企業競爭力有所提升，國內已經出現了中天超硬、沃爾德、廈門金鷺等一批領跑企業。目前國外企業、國資企業、中小民營企業在國內超硬刀具市場份額比例分別為31.3%、48.5%和20.2%，隨著我國制造業企業由粗放式生產向精細化生產轉變，對刀具的質量、品牌提出更高要求，傳統小型刀具廠商將逐步退出，市場份額將逐步向技術領先、品質更高的頭部企業集中。

行業重點企業

德國MAPAL

德國MAPAL創建于1950年，經過70多年的發展，MAPAL已經是立方體工件加工領域的專家，也是第一家使用增材制造技術選擇性激光熔融生產刀具并將其推向市場的精密刀具制造商。MAPAL通過不懈推進創新發展理念以及不斷擴張的國際化布局，目前已成為立方體工件切削加工技術領域的全球領導者，年度研發費用投入占全年銷售額的6%，在25個國家設立生產、 銷售和服務的分支機構。全球超過5,000位員工同時有超過450名技術顧問可隨時服務。該公司占據我國高端超硬精密刀具市場超過60%的份額。

山特維克 sandvik coromant

山特維克成立于1862年，是目前全球最大的機床刀具供應商。經過160年的開拓經營，公司不斷加強在工程和基建領域的領先地位，形成了山特維克制造和加工解決方案、山特維克采礦和石方工程解決方案、山特維克石料加工解決方案和山特維克材料技術等四大核心主業。公司總部位于瑞典斯德哥爾摩市，目前在全球130多個國家設有代表處。刀具產品總體分為金屬切削刀具和刀具系統，為眾多生產制造業提供硬質合金刀具、高效金屬刀具、金剛石刀具和特殊陶瓷刀具的高效益解決辦法。

深圳市中天超硬工具股份有限公司

中天超硬是國內最早研究和生產超硬刀具的廠家。公司核心團隊由中國科學技術大學精密機械與精密儀器專業教授、博士及學士組成，是集高端精密工具、盾構工具、工程機械等多元領域的高科技企業。公司已掌握成熟的精密超硬刀具生產技術，成功開發了聚晶金剛石刀具、立方氮化硼刀具，硬質合金（鎢鋼）刀具、天然金剛石刀具和盾構工程刀具五大系列刀具產品，同時為客戶提供專業的行業切削解決方案。公司在產品研發和工藝技術方面均達到國內領先水平，已發展為國內超硬刀具自主品牌的領導者之一，市場占有率國內排名前三，公司在高端超硬精密刀具的市場份額占11.6%，直接對標德國MAPAL公司。近年來中天超硬公司不斷突破卡脖子技術，逐漸成為替代國外進口產品的中堅力量。

公司產品應用于汽車、航空航天、船舶、模具、電子等多個金屬和非金屬加工行業，尤其在汽車制造配套刀具領域，擁有多年的經驗、技術和領先的市場占有率，在汽車發動機、變速箱等汽車零部件加工行業早早地確立了一線品牌的地位。隨著電子行業的發展，近五年來，中天公司在3C電子金屬外殼加工行業也享有極高聲譽。

北京沃爾德金剛石工具股份有限公司

2006年創立于中關村電子城科技園區,是一家主要從事超硬刀具及超硬材料制品研發、生產和銷售業務的高新技術企業。公司重點產品包括各類超高精密及高精密的超硬刀具、CVD金剛石等超硬材料制品，廣泛應用于消費類電子產品中的觸摸屏、液晶面板等消費電子玻璃的超高精密切割，汽車動力系統等核心部件的高精密切削等先進制造領域。

公司在包括中國、歐美、日韓等在內的全球范圍內與瑞典山特維克集團、日本住友電氣工業株式會社、日本三星鉆石工業株式會社等業內國際一流品牌企業直接競爭。公司鉆石刀輪、部分高精密切削刀具打破了國外一流廠商在行業內的壟斷，實現了在高端加工領域的進口替代，并逐步提升在全球市場的份額。

廈門金鷺特種合金有限公司

成立于1989年，是一家中外合資的國家級高新技術企業，是國有上市公司廈門鎢業股份有限公司的骨干成員。公司致力于高品質鎢粉末材料、硬質合金、精密切削工具等鎢系列產品的研發、生產，以及行業專業解決方案的提供，是知名的鎢粉末、硬質合金及切削工具供應商?，F有生產基地五個，員工總數3000名，境外銷售公司4個。公司有三大主營業務，分別為鎢粉末、硬質合金、切削工具。其切削工具包括車削、銑削、孔加工刀具和工具系統，應用于航空航天、陸路運輸、能源裝備制造、模具、3C等行業的各類高端應用領域。

行業未來發展分析

市場規模預測

從超硬刀具的原材料來看，根據QYResearch調研數據顯示，2021年全球立方氮化硼市場規模大約為2950億元，預計2028年達到6138億元，2021-2028期間CAGR為11.0%。2015年至2020年，我國工業金剛石產量由156億克拉增加至207億克拉，CAGR為5.7%。

從刀具產品來看，刀具是機械制造的重要工具，全球市場規模接近400億美元。2021年我國刀具消費總額達到了477億元，其中超硬刀具市場規模為57.80億元。預計2022-2028年，我國超硬刀具年均增長率為6%，到2028年市場規模將到達86.91億元。從產品結構來看，2021年我國聚晶立方氮化硼刀具市場規模為33億元，占超硬刀具市場的57.1%；金剛石刀具市場規模為24.8億元，占超硬刀具市場的42.9%。預計到2028年，我國聚晶立方氮化硼刀具和金剛石刀具市場規模將分別達到49.62億元和37.29億元。

從超硬刀具下游應用領域來看，汽車工業未來仍然是超硬刀具的主要應用領域，占比仍將保持在60%以上。遠期隨著高端裝備制造業如航天航天、軌道交通、新型能源裝備、高技術船舶和新型海工裝備等產業的發展，超硬刀具在除汽車工業外其他高端裝備制造業領域將有更廣闊的發展空間。

主要需求分析

超硬刀具作為現代機械加工過程中必不可少的重要工具和耗材之一，具有加工精度高、加工效率高、使用壽命長等特點，產品廣泛應用于汽車、金屬冶煉、航天航空、礦山機械、電子信息等行業的切削加工，推動了相關下游應用領域的革命性變革。下游諸多產業，特別是高端制造業和先進制造業的發展，也帶動了氮化硼刀具的更新迭代，創造了廣闊的發展空間以及未來巨大的想象空間。

汽車工業

汽車工業是我國超硬刀具最大的下游應用領域，占比近70%。隨著新能源汽車的快速發展和逐漸普及，車身輕量化已成為未來發展的必經之路，鋁合金等輕質材料在汽車工業中的運用比例迅速攀升，推動了超硬刀具行業快速發展。超硬刀具主要用于對汽車發動機、變速器、制動盤等核心汽車零部件的切削加工。

2021年我國汽車零部件制造業營收規模達4.07萬億元。隨著經濟持續增長、人均收入提高、公路交通設施不斷完善，我國汽車工業規模預計將會保持長期增長。汽車及汽車零部件的發展將為以PCBN為主的超硬刀具的需求提供較大增長空間。

消費電子

以LED照明行業、家電行業等為代表的消費電子領域將促進超硬刀具行業發展。

LED照明產品市場規模持續增長，推動金剛石工具市場空間擴大。LED是一種能量轉化效率高、壽命長、多用途和節能環保的光源，藍寶石以其優越的透光性能和耐磨性能被用于LED發光組件的基體。由于藍寶石具有硬脆特點且價格昂貴，在加工過程中通常要求精度高、效率高、材料損失率低、工作環境潔凈，因此金剛石工具是加工藍寶石材料的最佳選擇。數據顯示，我國LED照明行業市場規模逐年增長，由2017年6358億元增至2022年約1萬億元，年均復合增長率超過10%。預計2025年我國LED照明行業市場規?？蛇_1.3萬億元。LED照明產品已經對傳統的白熾燈和熒光燈形成逐步替代的趨勢，未來藍寶石行業市場空間有望進一步擴大，推動金剛石工具行業持續發展。

家電制造行業尤其制冷家電是人造金剛石磨具和刀具的主要應用領域之一。家用空調、冰箱所使用壓縮機的三大部件活塞、氣缸、上下軸承座主要使用金剛石工具進行加工，全球70%以上的壓縮機生產企業在中國，市場上約90%的壓縮機產自中國。2022年我國空調、冰箱年產量分別達2.22、0.86億臺。制冷家電壓縮機制造所用金剛石工具原來幾乎全部使用國外產品，隨著我國金剛石工具產品質量提升，目前已基本替代國外產品，金剛石工具領域是超硬材料精密加工中替代國外產品的成功范例。

鋼鐵加工

立方氮化硼超硬刀具主要用于對軋輥進行粗加工或半精加工，使其達到預設形狀和精度。軋輥作為軋鋼生產中的主要消耗備件之一，其成本約為軋鋼生產成本的5%-15%，因此，鋼鐵行業的市場狀況也直接影響上游耗材超硬刀具的需求。國家統計局數據顯示，2022年我國生鐵、粗鋼、鋼材的產量分別為8.64、10.13、13.40億噸，為超硬刀具的需求提供了廣闊的應用空間，并且隨著鋼鐵行業的結構調整和產業升級，鋼材產品逐漸向高端化方向發展，從而將直接推動超硬刀具應用市場空間的穩定增長。

建筑和裝飾

基建和房地產投資規模大，超硬刀具在石材加工、木材切割、建材領域應用廣泛。我國房地產投資規模從2011年的6.18萬億元增長至2021年14.76萬億元，年復合增長率為9.10%；房地產施工面積從2011年的50.68億平方米增長至2021年的97.54億平方米，年復合增長率為6.77%。當前，我國正處于新型城鎮化的關鍵時期，城鎮基礎設施建設也將持續完善，超硬刀具在未來的建筑和裝飾行業中仍將有巨大的應用空間。

風電等新能源行業

國家和經濟發展模式、雙碳戰略的要求，使我國能源結構正在發生歷史性變革。2022年我國風電裝機容量約3.7億千瓦，同比增長11.2%。軸承和齒輪作為風電設備的核心精密零部件，其產品性能的優劣與否直接影響風電設備的使用壽命和后續維護成本，因此，軸承和齒輪等精密部件需要經常使用立方氮化硼刀具代替傳統刀具進行切割加工。以風電等為代表的新能源產業快速發展，勢必將推動我國超硬刀具產業加快發展。

航空航天行業

由于航空航天自身的特點，在材料方面有鈦合金、高溫合金、高強度鋼、復合材料等，加工難度大；對加工刀具提出了很高的要求。目前，航空航天制造業廣泛應用的刀具材料主要有硬質合金、超硬刀具材料和陶瓷等，其中，硬質合金和超硬刀具材料所占比重最大，在當今的航空制造中兩者成為航空航天業刀具發展中的主導刀具，應用范圍相當廣泛。然而，航空航天刀具市場主要還是被國外的廠家所占領，近兩年國產刀具開始加速占領市場。刀具作為一種耗材，不能實現國產化，對國家安全造成了很大的威脅，航空航天刀具大量依賴進口，將會帶來經濟性和戰略性隱患。因此，國家加大力度強制要求推進航空航天領域的超硬刀具國產化替代進程。

總結而言，隨著我國乃至全球高端制造趨勢下對高檔數控機床需求量的提升，機床的核心零部件及重要耗材——超硬刀具的需求也正在快速增長，超硬刀具行業有廣闊的市場發展空間和更多用武之地。

作者：賽迪研究院 何靖勇