钢铁行业:高性能工模具钢是我国的战略性新兴产业

行

业

研

究

DONGXING SECURITIES

钢铁行业：高性能工模具钢是我国的战略

2020年08月27日

性新兴产业

看好/维持

钢铁 行业报告

——

钢铁工业转型升级专题系列之二

分析师 张清清 电话：************邮箱：****************.cn执业证书编号：S148

投资摘要：

工具钢行业的竞争壁垒高，我国在中高端市场已有突破。工具钢是用以制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具的钢，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。工具钢在生产上采用各种不同的冶金成份、变形和

热处理工艺以满足不同的性能要求，同时以模具钢为代表的工具钢产品的资质认证周期长、替换代价高，对优质客户的粘性

较强。面对工具钢行业的高竞争壁垒，国产工具钢在中高端市场已形成突破。

后疫情时代的工具钢市场回暖在即，高性能工具钢的渗透率将不断提升。受汽车行业周期和疫情的影响，我国模具行业的市

场规模在2017年创下历史新高后有所收缩。疫情冲击后的需求修复叠加5G渗透后的电子设备更新需求的到来，预计国内模

具钢的需求将逐渐回暖，同时模具制造业升级对模具钢的品质提出更高的要求。目前我国的切削工具以普通高速钢刀具为主，

伴随着产业结构升级和加工材料的机械性能提升，高性能高速钢和硬质合金等先进切削材料的渗透率将不断提升。

工具钢国产替代的市场容量大，国产工具钢具有性价比优势。与国际先进水平相比，国产工具钢在品种、质量、尺寸规格及

使用性能等方面都有差距，高端产品的进口单价是国产的几倍。我国模具进口的市场规模约为20亿美元，每年约有10万吨

的高端模具钢依赖进口，占模具钢高端市场的80%以上。我国进口刀具的市场份额升至30%，高端刀具产品的国产替代市场容

量达上百亿。国产工具钢具有性价比优势，将与维护产业链供应链安全稳定的发展需要共同加速国产替代的进程。

国内市场的竞争层次分明，高端化和专业化是成长主线。传统的国营特钢厂凭借着先进的特冶装备和技术优势在国内高端市

场逐渐形成品牌效应和市场基础，以天工国际、广大特材为代表的民营钢厂凭借着灵活、高效的经营体制和专业化、低成本

的竞争优势在中低端市场快速成长。在市场景气度下行期，具有高端化、专业化优势的工具钢企业的市场份额逆势提高。我

国合金工具钢行业的供给相对集中，而需求相对分散，生产企业具有较强的议价能力和成本转嫁能力。

投资策略：拥抱工具钢行业高质成长和国产替代的红利。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，高端化和专业化成为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高端市场的国产替代进程。以中

信特钢、天工国际、广大特材和ST抚钢为代表的具有优势基础的工具钢生产企业将充分享受行业高质成长和国产替代的红利。

风险提示：（1）原材料价格风险；（2）企业经营风险；（3）宏观经济风险。

行业重点公司盈利预测与评级

EPS(元) PE

简称

2019A 2020E 2021E 2022E 2019A 2020E 2021E 2022E

PB 评级

中信特钢 1.81 1.29 1.37 1.46 10.22 14.37 13.47 12.69 3.69 强烈推荐

ST抚钢 0.15 0.19 0.24 0.30 42.80 33.79 26.75 21.40 2.73 未评级

广大特材 1.15 1.22 1.77 2.06 33.20 31.30 21.57 18.53 3.82 未评级

天工国际 0.15 0.21 0.26 0.28 17.20 12.23 9.88 9.18 1.19 未评级

资料来源：公司财报、东兴证券研究所（未评级公司采用

Wind

一致性预期）

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目 录

1. 工具钢行业的竞争壁垒高，我国在中高端市场已有突破 .................................................................................................................. 5

1.1 工具钢行业的技术壁垒高 ............................................................................................................................................................ 5

1.1.1 工具钢的种类繁多，性能指标严苛 ................................................................................................................................. 5

1.1.2 工具钢的工艺流程长，生产控制要求高 ......................................................................................................................... 8

1.2 国产工具钢在中高端市场已有突破 ..........................................................................................................................................10

2. 我国的工具钢消费趋高端化，国产替代的市场容量大 .................................................................................................................... 11

2.1 产业升级加速中高端工具钢市场的成长 .................................................................................................................................. 11

2.1.1 后疫情时代我国模具行业将逐步回暖，产业升级拉动高品质模具钢的需求 ........................................................... 11

2.1.2 产业升级下高性能切削材料的需求持续增长 ...............................................................................................................13

2.2 工具钢的国产替代市场容量大 ..................................................................................................................................................16

2.2.1 我国模具行业的竞争力提升，高端模具钢国产替代的市场容量大 ...........................................................................16

2.2.2 我国高端刀具的进口替代市场规模达百亿 ...................................................................................................................18

2.3 高性能工模具钢是我国的战略性新兴产业 ..............................................................................................................................20

3. 市场竞争格局层次分明，高端化和专业化是成长主线 ....................................................................................................................21

3.1 国营钢厂控制高端市场，优质民企在中低端市场崭露头角 ..................................................................................................21

3.2 高端化和专业化是工具钢行业高质成长的主线 ......................................................................................................................23

3.3 行业在产业链的地位尚可，保障企业的盈利能力 ..................................................................................................................24

4. 投资策略：拥抱工具钢行业高质成长和国产替代的红利 ................................................................................................................26

5. 风险提示.................................................................................................................................................................................................26

相关报告汇总 ..............................................................................................................................................................................................27

插图目录

图1： 工具钢的分类................................................................................................................................................................................... 5

图2： 冷作模具........................................................................................................................................................................................... 7

图3： 热作模具........................................................................................................................................................................................... 7

图4： 塑料模具........................................................................................................................................................................................... 7

图5： 量具刃具用钢................................................................................................................................................................................... 7

图6： 工具钢的生产工艺流程................................................................................................................................................................... 9

图7： 真空感应炉（长城特钢）............................................................................................................................................................... 9

图8： 电渣炉生产线（抚顺特钢）........................................................................................................................................................... 9

图9： 铸态高速钢的碳化物组织（×400倍）.....................................................................................................................................10

图10： 锻态高速钢的碳化物颗粒（×400倍）...................................................................................................................................10

图11： 模具及模具钢的主要下游行业 .................................................................................................................................................. 11

图12： 我国的模具分类销售额占比情况 .............................................................................................................................................. 11

图13： 我国的模具业的固定资产投资完成额及增速 .......................................................................................................................... 11

图14： 我国模具业的营业收入增速与制造业投资（同比：右轴） .................................................................................................. 11

图15： 主要的汽车冲压零部件 ..............................................................................................................................................................12

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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

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

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CR5 .........................................................................................................................................23

图45： 欧洲主要特钢企业的兼并重组历程 ..........................................................................................................................................23

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 ..................................................................................................................................25

图53： 工具钢代表牌号的价格 ..............................................................................................................................................................25

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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

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

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1. 工具钢行业的竞争壁垒高，我国在中高端市场已有突破

1.1 工具钢行业的技术壁垒高

1.1.1 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。

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。



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。

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表1：碳素工具钢牌号性能及用途

牌号

C% Mn% Si%

性能

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

性能近似T8

性能近似T8，但有较高的淬透性，能

获得较深的淬硬层

过共析钢，在700~800℃加热时仍能

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

≤0.40

除具有T10的特点外还具有较好的

综合机械性能

用途

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

用于制造截面较大的工具

用于一定硬度和韧性的工具，如冲

模、冲头、凿岩用工具

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

T7 0.65~0.74

≤0.40

T8

T8Mn

T9

0.75~0.84

0.85~0.90 0.40~0.60

0.85~0.94

≤0.35

T10 0.95~1.04

T11

T12

T13

1.05~1.14

1.15~1.24

1.25~1.35

含碳量高，淬火后有较多的过剩碳化用于不受冲击、高硬度的工具，如丝

物，耐磨性及硬度较高，但韧性低。 锥、锉刀、量具等。

碳含量最高的工具钢，硬度很高，碳刮刀、挫刀、剃刀、切削工具、拉丝

化物增加且分布不均匀，力学性能差 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2：合金工具钢的牌号性能及用途

成分

性能要求 常用牌号

主要用于制造低速切

削刃具（如木工工具、

钳工工具、钻头、铣刀、

拉刀等）及测量工具

（如卡尺、千分尺、块

规、样板等）

冷冲模、拉丝模、拉延

模、压印模、搓丝模、

滚丝板、冷镦模和冷挤

压模

刃具钢应有高硬度、耐磨性、淬透

wC=0.8%～性、耐回火性、热硬性，量具用钢

1.50%，加入的合金应具有硬度高、组织稳定、耐磨性

量具刃具钢

元素有Cr、Si、Mn、好，以及良好的研磨和加工性能、

W等 热处理变形小、膨胀系数小和耐蚀

性好

wC=1.0%～2.0%，

冷作模具钢 加入合金元素Cr、

Mo、W、V等

高硬度、强度、耐磨性、足够的韧

性，以及高的淬透性、淬硬性和其

他工艺性能

9SiCr、Cr2、CrWMn

Cr12、Cr12MoV

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成分

wC=0.3%～0.6%，

合金元素有Cr、

热作模具钢

Mn、Ni、Mo、W、

Si等

性能要求

高硬度、强度、红硬性、耐磨性和

韧性外，具有良好的高温强度、热

疲劳稳定性、导热性和耐蚀性，较

高的淬透性

常用牌号

5CrMnMo、5CrNiMo

热锻模、压力机锻模、

冲压模、热挤压模和金

属压铸模等

高强度、硬度、耐磨性、热稳定性

和耐蚀性，良好的工艺性，如热处

wC=0.3%～0.6%，

理变小、加工性能好、耐蚀性好、

塑料模具钢 合金元素有Cr、

研磨和抛光性能好、补焊性能好、

Mn、Mo、V、Ni等

粗糙度高、导热性好和工作条件尺

寸和形状稳定等

资料来源：中国知网，东兴证券研究所

12CrNi3A、12Cr2Ni4A、

20Cr2Ni4A、3Cr2Mo、

3Cr2MnNiMo、4Cr13、

3Cr17Mo

热塑性塑料模具和热

固性塑料模具

图2：冷作模具

图3：热作模具

资料来源：百度，东兴证券研究所

资料来源：百度，东兴证券研究所

图5：量具刃具用钢 图4：塑料模具

资料来源：百度，东兴证券研究所

资料来源：百度，东兴证券研究所

（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，

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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。

表3：代表牌号高速钢的性能及用途

代表牌号

硬度

HRC

62-65

抗弯强度

Gpa

3.0-3.4

冲击韧性

MJm2

0.18-0.32

600℃硬度

HRC

48.5

特点

强度较好，可磨性好，可用

普通钢玉砂轮磨削，耐热性

中等，热塑性差

用途

通用性强，广泛用于制造

钻头、铰刀、丝锥、铣刀、

齿轮刀具及拉刀等

W18Cr4V

（W18）

W6Mo5Cr4V2

（M2）

W14Cr4VMnRE

63-66 3.5-4.0 0.30-0.40 47-48

强度高，热塑性好，耐热性、适用于制作热成形刀具

可磨性稍次于W18Cr4V，可和承受冲击、结构薄弱的

用普通钢玉砂轮磨削 刀具

——

切削性能与W18Cr4V相

当，适于制作热轧刀具

64-66 4 0.31 50.5

资料来源：中国知网，东兴证券研究所

1.1.2 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。

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图6：工具钢的生产工艺流程

资料来源：长城特钢官网，东兴证券研究所

图7：真空感应炉（长城特钢）

图8：电渣炉生产线（抚顺特钢）

资料来源：公司官网，东兴证券研究所

资料来源：公司官网，东兴证券研究所



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。

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图9：铸态高速钢的碳化物组织（×400倍）

图10：锻态高速钢的碳化物颗粒（×400倍）

资料来源：中国知网，东兴证券研究所

资料来源：中国知网，东兴证券研究所

1.2 国产工具钢在中高端市场已有突破

工具钢行业具有非常高的竞争壁垒，主要体现在两个方面：（1）先发优势带来的技术壁垒，新进入者短期很

难超越。例如，国外的工具钢生产企业对我国长期实施技术封锁，同时不断的开发新钢种、新牌号以保持技

术优势。（2）认证周期长和替换成本高带来的市场壁垒。以模具钢为例，一般模具钢的使用寿命在10万次

左右，服役周期为2年。如果某客户想要验证新模具钢的性能，需要长达2年以上的认证周期，因此主机厂

倾向于不轻易更换模具钢供应商。此外，以汽车为代表的下游高端客户对模具性能要求高，会指定模具钢供

应商，例如多采用瑞典、德国和日本企业生产的模具钢，新参与者想进入上述高端市场是比较困难的。根据

产业调研了解到，目前长城、比亚迪等国内车企已逐步采用国产模具钢来替代进口。

表4：汽车品牌和可供选择的模具钢体系

品牌 德系 日系 国产

车企

瑞典ASSAB、奥地利

模具钢进口BOHLER、德国葛利兹、德

（国产）品牌 国凯德、德国布德鲁斯、德国

萨尔、德国道博、法国埃赫曼

资料来源：百度，东兴证券研究所

日本大同、日立、高周波、山阳、不二越等

抚顺特钢、宝武特冶、长城

特钢、天工国际等

敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源

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钢铁行业：高性能工模具钢是我国的战略性新兴产业

P11

2. 我国的工具钢消费趋高端化，国产替代的市场容量大

2.1 产业升级加速中高端工具钢市场的成长

2.1.1 后疫情时代我国模具行业将逐步回暖，产业升级拉动高品质模具钢的需求

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%。

图11：模具及模具钢的主要下游行业

图12：我国的模具分类销售额占比情况

10%

15%

9%

35%

汽车

家电

9%

注塑模具

45%

电子

建材

冲压模具

铸造模具

其他模具

20%

20%

其他

37%

资料来源：

Mysteel

，东兴证券研究所

资料来源：中国产业信息网，东兴证券研究所

图13：我国的模具业的固定资产投资完成额及增速

1,200

1,000

800

600

400

图14：我国模具业的营业收入增速与制造业投资（同比：右轴）

000

60%

4,

50%

40%

30%

20%

60

40

20

0

-20

-40

2

0

0

6

2

0

0

7

2

0

0

8

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0

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9

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0

1

0

2

0

1

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1

1

2

0

1

2

2

0

1

3

2

0

1

4

2

0

1

5

2

0

1

5

2

0

1

6

2

0

1

7

2

0

1

8

2

0

1

9

2

0

2

0

3,000

2,000

1,000

0

200

0

10%

0%

模具制造:主营业务收入:累计值月亿元

模具制造:主营业务收入:累计同比月%

固定资产投资完成额:模具制造

资料来源：国家统计局，东兴证券研究所

同比

固定资产投资完成额:制造业:累计同比月%

资料来源：国家统计局，东兴证券研究所

敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源

P12

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钢铁行业：高性能工模具钢是我国的战略性新兴产业

DONGXING SECURITIES

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。

图15：主要的汽车冲压零部件

图16：我国的汽车销量及增速

3,00050

30

10

-10

2,500

2,000

1,500

1,000

500

0

-30

-50

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0

1

1

-

0

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2

0

1

1

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0

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0

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-

0

3

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0

1

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3

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0

5

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0

1

3

-

1

2

2

0

1

4

-

0

7

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0

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5

-

0

2

2

0

1

5

-

0

9

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0

1

6

-

0

4

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1

6

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0

1

7

-

0

6

2

0

1

8

-

0

1

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1

8

-

0

8

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1

9

-

0

3

2

0

1

9

-

1

0

2

0

2

0

-

0

5

销量:汽车:累计值月万辆销量:汽车:累计同比月%

资料来源：百度，东兴证券研究所

资料来源：中国汽车工业协会，东兴证券研究所

图17：我国的汽车保有量和销量与美日的比较

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0

人均GDP（百美元）千人保有量（量）

中国美国日本

销量（万辆/亿人）

173

101

413

638

591

图18：我国乘用车市场新车上市统计

700

600

500

518

416

837

400

300

184

200

100

0

2017

新能源新车型

2018

上市新车传统能源

资料来源：威尔森监测，东兴证券研究所

资料来源：国家统计局，东兴证券研究所



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。

敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源

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DONGXING SECURITIES

钢铁行业：高性能工模具钢是我国的战略性新兴产业

P13

图19：我国的大家电产量

50,000

图20：我国的小家电产量

12,000

40,000

30,000

20,000

10,000

0

2

0

0

1

2

0

0

2

2

0

0

3

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0

0

4

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0

5

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9

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5

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6

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1

7

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0

1

8

2

0

1

9

10,000

8,000

6,000

4,000

2,000

0

产量:冰箱年万台

产量:家用空调年万台

资料来源：国家统计局，东兴证券研究所

产量:洗衣机年万台

产量:彩色电视机年万台

产量:空气净化器年万台产量:家用吸尘器年万台

产量:净水器年万台产量:微波炉年万台

2

0

0

1

2

0

0

2

2

0

0

3

2

0

0

4

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5

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6

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1

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3

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5

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6

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0

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7

2

0

1

8

2

0

1

9

资料来源：国家统计局，东兴证券研究所



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。

图21：我国的计算机和手机产量及增速

200,000

150,000

100,000

50,000

0

图22：我国计算机、通信和电子设备制造业保持高速扩张（%）

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

-10%

-20%

-30%

70

60

50

40

30

20

10

0

-10

-20

2

0

0

6

-

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0

6

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1

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7

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0

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0

0

8

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0

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8

-

1

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0

9

-

0

6

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1

0

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0

2

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0

-

1

0

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0

1

1

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0

6

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0

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2

-

0

2

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2

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1

0

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1

3

-

0

6

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1

4

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1

4

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1

0

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5

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6

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7

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0

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1

8

-

0

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2

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8

-

1

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2

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9

-

0

6

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0

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-

0

2

2

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1

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2

0

1

7

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0

0

4

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0

5

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0

6

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0

0

7

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0

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1

2

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3

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0

1

5

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0

1

6

2

0

1

8

产量:手机年万台

手机同比

资料来源：国家统计局，东兴证券研究所

产量:笔记本计算机年万台

笔记本同比

2

0

1

9

工业增加值固定资产投资完成额营业收入

资料来源：国家统计局，东兴证券研究所

2.1.2 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

敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源

P14

东兴证券深度报告

钢铁行业：高性能工模具钢是我国的战略性新兴产业

DONGXING SECURITIES

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%。

图23：我国刀具行业的市场规模继续扩张

500

400

400

330

243

图24：我国金属切削机床及切削工具的产量持续下降

388

421

40%

30%

20%

10%

0%

120

100

80

60

40

20

0

2

0

1

1

-

0

1

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0

8

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0

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2

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0

3

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0

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2

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1

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3

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5

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0

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3

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1

2

2

0

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4

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0

7

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0

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5

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0

2

2

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1

5

-

0

9

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0

1

6

-

0

4

2

0

1

6

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1

1

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1

7

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0

6

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0

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0

8

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0

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1

9

-

1

0

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0

2

0

-

0

5

340

330

345

312

322

300

200

60

40

20

0

-20

-40

-60

100

0

2018

切削刀具市场规模同比增长

-10%

-20%

金属切削机床万台金属切削工具亿件

金属切削机床:累计同比%金属切削工具:累计同比%

资料来源：国家统计局，东兴证券研究所

资料来源：中国机床工具工业协会工具分会，东兴证券研究所

图25：金属切削机床的主要下游

图26：我国的工程机械和汽车产量增速

200

150

20%

汽车

45%

机械

军工

其他

20%

资料来源：中国机床工具工业协会工具分会，东兴证券研究所

100

50

0

-50

-100

2

0

0

7

-

0

1

2

0

0

7

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1

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2

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8

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0

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9

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1

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1

1

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0

7

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0

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0

4

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3

-

0

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2

0

1

3

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1

0

2

0

1

4

-

0

7

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0

1

5

-

0

4

2

0

1

6

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0

1

2

0

1

6

-

1

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2

0

1

7

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0

7

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8

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0

4

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0

1

9

-

0

1

2

0

1

9

-

1

0

2

0

2

0

-

0

7

15%

产量:汽车:当月同比月%

资料来源：国家统计局，东兴证券研究所

产量:挖掘机:当月同比月%

图27：国内外上各类型刀具的市场规模占比

60.0%

50.0%

40.0%

30.0%

20.0%

10.0%

5.0%

硬质合金

国际

高速钢

国内

9.3%

图28：切削刀具的材料分类

55.0%

44.2%

46.5%

40.0%

0.0%

超硬刀具

资料来源：中国机床工具工业协会，国际生产工程学会，东兴证券研究所

资料来源：中国知网，东兴证券研究所

敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源

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钢铁行业：高性能工模具钢是我国的战略性新兴产业

P15

表5：刀具材料分类及主要应用场合

描述 主要应用场合

高速钢

在复杂刀具，尤其是制造孔加工刀

高合金钢,必须通过热处理强化。在淬火状态下，高速钢中的铁、

具、铣刀、螺纹刀具、拉刀、切齿

铬、部分钨与碳形成极硬的碳化物，可以提高钢的耐磨性。另一

刀具等一些刃形复杂刀具，高速钢

部分钨溶于基体，增加钢的红硬性。

仍占据主要地位。

主要通过优化合金材料和研制新型涂层来提高刀具硬度、耐磨性

和表面惰性，以提高刀具的整体加工性能和使用寿命

主要通过添加不同化合物、改进加工工艺和研制新型涂层来提高

刀具耐磨性、韧性，提高刀具的使用寿命，扩展刀具是使用范围

常用于制造结构较为简单的刀具，

如车刀、端铣刀、刨刀等。

主要用于冷硬铸铁、高硬钢和高强

钢等难加工材料的半精加工和精

加工。

主要用于精加工有色金属及非金

属，如铝、铜及其合金、陶瓷、合

成纤维、强化塑料和硬橡胶等。

适于用来精加工各种淬火钢、硬铸

铁、高温合金、硬质合金、表面喷

涂材料等难切削材料。

硬质合金

陶瓷

超硬

材料

刀具

人造聚晶金刚

石(PCD)

聚晶立方氮化

硼(PCBN)

指用硬度可与金刚石相比拟的超硬材料制成的刀具。由于天然金

刚石价格比较昂贵，所以超硬材料刀具生产上大多采用人造聚晶

金刚石（PCD）、聚晶立方氮化硼（PCBN），以及它们的复合材

料。

资料来源：中国产业信息网，东兴证券研究所

表6：各类刀具材料性能对比

性能指标 优点 缺点

高速钢

淬火硬度：HRC63～67，热硬性：

具有较高的强度和韧性，并且具有一定的

500℃～600℃，允许切削速

硬度和耐磨性；制造工艺简单。

度：40m/min。

硬度：HRC74～82，热硬性：可

达800～1000℃，切削速度：

100～300m/min。

硬度91～95HRA，热硬性：

1200℃，常用速度：100～

400m/min，甚至可高达

750m/min。

硬度、耐磨性、耐热性都很高。切削性能

比高速钢高得多，硬度比高速钢高，耐用

度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同

时，切削速度可提高4～10倍。

硬度低，红硬性差。

硬质合金

抗弯强度和韧性比高速钢低，工

艺性也不如高速钢。

陶瓷

很高的硬度与耐磨性；很高的耐热性；有脆性大，强度与韧性低，抗弯强

高的化学稳定性，陶瓷与金属亲和力小，度只有硬质合金的1/2～1/5；导

高温抗氧化性能好，即使在熔化温度下也热率低，仅为硬质合金的1/2～

不与钢相互作用，因而刀具的粘结、扩散、1/5，热膨胀系数比硬质合金高

氧化磨损较少。 10～30%，抗热冲击性较差。

超

硬

材

料

刀

具

人造聚晶

金刚石

(PCD)

聚晶立方

氮化硼

(PCBN)

极高的硬度和耐磨性；很低的摩擦系数；

硬度：HV5000以上，热硬热硬性差，不能在高温下切削；

切削刃非常锋利；很高的导热性能；热膨

性：700～800℃，切削速与铁元素的亲和力很强，不易加

胀系数比硬质合金小几倍，由切削热引起

度：2500～5000m/min。 工黑色金属。

的刀具尺寸的变化很小。

硬度：8000HV～

10000HV，热硬性温度：

1400℃～1500℃。

极高的硬度和耐磨性；很高的热稳定性；抗冲击性能较硬质合金差，使用

优良的化学稳定性；较好的热导性，热导时应注意提高工艺系统的刚性，

性仅次于金刚石；较低的摩擦系数。 尽量避免冲击切削

资料来源：中国产业信息网，东兴证券研究所

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。

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P16

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

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。

图29：粉末冶金AHPT15高速钢的显微组织

图30：世界粉末冶金高速钢在各类刀具中的占比

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

齿轮刀具拉刀立铣刀钻头

资料来源：《粉末冶金高速钢的组织和性能研究》，东兴证券研究所

资料来源：公开资料，东兴证券研究所

2.2 工具钢的国产替代市场容量大

2.2.1 我国模具行业的竞争力提升，高端模具钢国产替代的市场容量大

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。

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图31：我国模具进出口金额（亿美元）

70

60

图32：2019年我国模具行业的进出口产品结构

20%

15%

10%

5%

0%

-5%

-10%

-15%

-20%

-25%

50

40

14.12%

出口

44.96%

塑料橡胶模具

冲压模具

其他

30

20

进口

40.92%

10

0

2015

进口

2016

出口

2

出口同比进口同比

资料来源：海关总署，中国模具工业协会，东兴证券研究所

资料来源：海关总署，中国模具工业协会，东兴证券研究所

随着我国制造业的转型升级和模具行业的不断发展，国内市场对中高档模具的需求量越来越大。我国的模具

钢与国际先进水平相比，在品种、质量、尺寸规格及使用性能等方面都有差距，尚不能满足高端市场的需求。

根据我们市场调研的数据推测，我国每年约有10万吨左右的高端模具钢需要进口，主要是精密的、长寿命

的模具钢，几乎占据了整个模具钢高端市场的80%以上。进口的模具钢价格要比国内的同类产品高出几倍。



国外模具钢采用了更多的成分、组织和性能等方面的单项指标。以H13模具钢为例，国外H13的控制

指标最多达8项，而我国的标准只有3项。一般国产H13钢制的压铸模具寿命为3万~5万模次，而进

口的优质H13的压铸模具寿命可达20万次。在生产工艺上，国外普遍采用‚电炉+炉外精炼”，对于纯

净度要求更高的大部分采用电渣重熔，大截面锻压模块和大型钢材多采用真空处理。



我国模具钢的进口来源主要有日本大同、日立金属、德国葛利兹、瑞典ASSAB、美国芬可乐等。进口

模具钢的牌号包括日本NAK80、SKD61、DC53、SKD11等，瑞典S136、8407、DIEVAR、XW-41等，

德国1.2083、1.2344、1.2379，美国牌号H13、D2等。进口模具钢的规格主要是大尺寸的锻制模块

（250-800mm×600-1200mm）及大尺寸的模具扁钢（30-300mm×400-1500mm）。

表7：中外代表牌号的模具钢对标

钢种 国标

3Cr2W8V

热作模具钢

5CrNiMo

5CrMnMo

4Cr5MoSiV1

Cr12

冷作模具钢

Cr12MoV

Cr12Mo1V1

9CrWMn

塑料模具钢

资料来源：中国知网，东兴证券研究所

美国AISI

H21

L6

H13

D3

D2

O1

718

P20

德国DIN

1.2581

1.2713

1.2344

1.208

1.2601

1.2379

1.251

1.2378

1.2311

日本JIS

SKT4

SKT5

SKD61

SKD1

SKD11

SKS3

3Cr2NiMo

3Cr2Mo

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我国的高端模具产业长期依赖进口材料支持其发展，无形中提高了模具产业特别是高端模具产业供应链的危

险系数。政治局会议提出提升国内大循环的主体地位，维护产业链供应链安全稳定，补齐关键环节。为了提

高我国模具行业的安全系数，支持我国模具产业健康平稳地发展，我国亟需改善高端模具钢几乎依赖进口的

局面。我国模具钢产业要补齐短板和功课：（1）高端化：加强新产品开发，提高模具钢性能，同时促进品种

规格多样化、制品化；（2）专业化：形成专业化模具钢生产；（3）品牌化：以质量树立模具钢品牌。

表8：国产和进口模具钢市场的差异

项目

外观

销售方式

质量等级

价格

资料来源：百度，东兴证券研究所

进口

一般以精加工后销售

一般以钢厂直销方式经营，提供配套热处理、抛光处

理、失效分析、选材培训、精料加工等有偿服务

以高端的质量等级产品为主

一般是国产价格的3~5倍

国产

一般以黑皮料销售

以钢贸商销售为主，钢厂以单纯的买卖关系方式销

售，少有售后

以中低端的质量等级产品为主

一般是进口模具钢价格的三分之一

2.2.2 我国高端刀具的进口替代市场规模达百亿

我国进口刀具的市场规模尚在不断增长，过去10年进口刀具占国内市场的份额从15%提高至30%，进口市

场规模达到148亿。由于制造业转型升级对高性能刀具的需求增加，我国进口的主要是包括硬质合金制品在

内的高端刀具产品，进口刀具的单价远远高于国产刀具，剔除硬质合金的高端刀具进口额在40亿元以上。



根据中国机床工具工业协会工具分会的统计分析，2018年我国刀具市场总消费规模达到421亿元，创

历史最高记录，同比增长8.5%。其中国产刀具约273亿元人民币，占比65%；进口刀具（含境外品牌）

148亿元人民币，占比35%。



从过去我国切削工具进出口的单价看，我国切削工具进口的单价远高于出口，而且进口切削工具的价格

涨幅显著高于出口，从2007年的18675美元/吨上涨至2012年98931美元/吨。

进口刀具中金额前三分别为经镀或涂层硬质合金制的金工机械用刀及片、其他材料制工作部件的钻孔工

具、其他硬质合金制的金工机械用刀及片；剔除硬质合金后进口前三分别为其他材料制工作部件的钻孔

工具、其他铣削工具、攻丝工具，2019年的进口金额分别为18.64亿、13.61亿和9.12亿元。



图33：我国刀具的进口规模（含国内生产的外企，亿元）

160

140

120

100

80

60

40

20

0

2018

刀具进口额同比增长

图34：我国刀具的出口规模（亿元）

120

100

80

60

40

60%

40%

20%

0%

-20%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

-10%

-20%

20

0

-40%

-60%

出口金额同比

资料来源：中国机床工具工业协会工具分会，东兴证券研究所

资料来源：中国机床工具工业协会工具分会，东兴证券研究所

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图35：我国进口刀具占国内市场的比重

50%

40%

图36：我国进口和出口切削刀具的单价（美元/吨）

120000

100000

80000

60000

30%

20%

40000

20000

10%

0%

2018

进口份额

资料来源：中国机床工具工业协会工具分会，东兴证券研究所

0

2

出口单价进口单价

资料来源：中国机床工具工业年鉴，东兴证券研究所

表9：2019年我国刀具进出口金额前6名

序号

1

2

出口

3

4

5

6

1

2

进口

3

4

5

6

商品编码

82075090

82023990

82079090

商品名称

其他材料制工作部件的钻孔工具

未列名圆锯片，包括部件

其他材料制工作部件的未列名可换工具

金额（元）

7422286212

2372424135

2177816880

单价

3.35

47.12

1.51

61.43

12.95

56.33

3690

5

2182

30.26

53.28

1.86

占比（%)

37.02

11.83

10.86

8.16

6.94

6.15

26.25

16.6

12.82

12.12

8.13

4.82

82023910 带有天然或合成金刚石、立方氮化硼制的圆锯片及部件 1637040067

82077090

82023100

82081011

82075090

82081019

82077090

82074000

82079090

其他铣削工具

带有钢制工作部件的圆锯片

经镀或涂层硬质合金制的金工机械用刀及片

其他材料制工作部件的钻孔工具

其他硬质合金制的金工机械用刀及片

其他铣削工具

攻丝工具

其他材料制工作部件的未列名可互换工具

1392264251

1233690037

2946571837

1863837419

1439094817

1360672599

912148284

541089119

资料来源：中国机床工具工业协会工具分会，海关总署，东兴证券研究所

表10：2019年我国刀具进出口单价的比较

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

商品编码

82081011

82075090

82081019

82077090

82074000

82079090

82081090

82079010

商品名称

经镀或涂层的硬质合金制的金工机械用刀及片

其他材料制工作部件的钻孔工具

其他硬质合金制的金工机械用刀片

其他铣削工具

攻丝工具

其他材料制工作部件的未列名可互换工具

其他金工机械用刀及刀片

超硬材料制工作部件的未列名可互换工具

进口单价

3690

5

2183

30

53

1.86

1676

434

出口单价

1095

3.35

264

13

6

1.51

106

13

进口/出口

3.37

1.49

8.27

2.31

8.83

1.23

15.81

33.38

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序号

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

商品编码

82076090

82022010

82077010

82023990

82078090

82023910

82022090

82023100

82076010

82075010

82078010

商品名称

其他材料制工作部件的镗孔或铰刀工具

双金属带锯条

带有天然或合成金刚石、立方氮化硼制工作部件的铣削工具

带列名圆锯片，包括部件

其他车削工具

带有天然或合成金刚石、立方氮化硼制的圆锯片及部件

其他带锯片

带有钢制工作部件的圆锯片

超硬材料制工作部件的镗孔或铰孔工具

超硬材料制工作部件的钻孔工具

带有天然或合成金刚石、立方氮化硼制工作部件的车削工具

进口单价

1067

96

557

105

53

1497

136

196

2722

42

358

出口单价

11

86

118

47

21

61

25

56

95

14

28

进口/出口

97.00

1.12

4.72

2.23

2.52

24.54

5.44

3.50

28.65

3.00

12.79

资料来源：中国机床工具工业协会工具分会，海关总署，东兴证券研究所

2.3 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。

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

关键领域

1

2

3

4

5

海洋工程装备及高技术船

舶领域

先进轨道交通装备领域

节能与新能源汽车领域

电力装备领域

关键基础零部件领域

钢种

大线能量焊接钢，高止裂性能厚板，极寒与超低温环境船舶用钢，高锰耐蚀钢，LNG船用殷瓦

钢，海洋平台桩腿结构用钢及配套焊材

高铁轮对用钢，高速重载高强度钢轨，车辆车体用耐候耐蚀钢

新一代超高强汽车钢，热冲压用镀层板，超高强帘线钢等

超超临界火电机组用耐热钢，汽轮机和发电机用大锻件与大叶片用钢，核电机组压水堆内构件

用钢，水电机组用大轴锻件钢与蜗壳用钢。

先进制造业用高性能轴承钢、齿轮钢、弹簧钢，传动轴用超高强度钢，高强韧非调质钢，12.9

级以上高强度紧固件用钢等

高品质冷墩钢，机床滚珠丝杠专用钢，复杂刀具用易切削工具钢，特种装备用超高强度不锈钢，

节能环保装备与化工装备用耐蚀钢，高效率、低损耗及特殊用途硅钢，大截面、高均匀、高性

能模具钢，高性能冷轧辊用钢，高温合金，轧制复合板等

6 其他高品质特殊钢

资料来源：工信部，东兴证券研究所

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3. 市场竞争格局层次分明，高端化和专业化是成长主线

3.1 国营钢厂控制高端市场，优质民企在中低端市场崭露头角

过去我国的合金工具钢生产企业是以东北特钢、宝钢特钢、长城特钢等传统国营钢厂为主，上述钢厂凭借着

先进的特冶装备和技术优势在国内的高端工具钢市场逐渐形成品牌效应，并以高品质获得了越来越广泛的市

场基础。我国中低端工具钢市场相对饱和且竞争更激烈，以天工国际、广大特材为代表的民营钢企凭借着灵

活、高效的经营体制和专业化、低成本的竞争优势快速成长。



据Mysteel统计，2019年我国共计61家模具钢生产企业，共85条生产线，总计约为225.6万吨产能，

其中塑料模具钢、冷作模具钢、热作模具钢的比例大体为5：3：2；根据我们产业调研的数据，目前我

国模具钢的年需求量约120万吨，模具钢生产线的产能利用率约为50%，总体看并不高。



2017-2019年我国重点优特钢企业的模具钢总产量从42.5万吨下降为32.0万吨，累计下降24.7%。目

前在我国国内模具钢市场中份额较大的是天工国际、东北特钢（含抚顺特钢、大连特钢）、宝武特冶（原

宝钢特钢）、长城特钢、齐鲁特钢等。我国目前每年仍需进口高端模具钢产品约10万吨，相比于头部企

业的产能而言进口替代的空间还很大。



九十年代后期，大连特钢、重庆特钢、宝钢特钢等国有综合特钢厂调整产品结构并逐步放弃高速钢市场，

天工国际、河冶科技、江苏精工等专业化生产厂取而代之成为高速钢生产的主力军。目前国内市场的高

性能高速钢的生产能力较弱，国内能生产粉末冶金高速钢的企业仅有天工国际、河冶科技等，其中天工

国际在国内粉末冶金高速钢市场的占有率达到80%以上。

图37：我国钢铁产品的金字塔结构及规模以上的企业数量

资料来源：公司官网，新闻报道，东兴证券研究所

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图38：我国重点优特钢企业的模具钢产量（万吨）

500,000

400,000

300,000

200,000

100,000

0

30%

20%

10%

0%

图39：我国的模具钢产能（万吨）

250

240

240

230

236.2

225.6

-10%

-20%

-30%

220

210

200

2

模具钢模具钢同比

模具钢产能（万吨）

资料来源：特钢企业协会，东兴证券研究所

资料来源：

Mysteel

，东兴证券研究所

图40：我国重点优特钢企业的高速钢产量

140,000

120,000

100,000

80,000

60,000

40,000

图41：2016年我国主要钢厂的高速钢产量

50%

3

40%

2.5

30%

2

20%

10%

1.5

0%

1

-10%

-20%

0.5

-30%

0

2.8

1.8

1.6

0.83

20,000

0

0.45

天工国际

高速工具钢

资料来源：特钢企业协会，东兴证券研究所

河冶科技江苏精工大连远东江苏福达

高速钢同比

2016产量（万吨）

资料来源：公司公告，产业调研，东兴证券研究所

图42：代表国营和民营工具钢企业的吨钢营收比较

20,000

图43：代表国营和民营工具钢企业的销售毛利率比较

20

15

10

5

0

15,000

10,000

5,000

0

2018

抚顺特钢天工国际

2019

20182019

抚顺特钢天工国际

资料来源：公司年报，东兴证券研究所（注：工具钢业务，天工国际含高速钢）

资料来源：公司年报，东兴证券研究所（注：工具钢业务，天工国际含高速钢）

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3.2 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。

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

公司

天工国际

东北特钢

广大特材

宝武特冶

齐鲁特钢

攀钢长钢

其他

合计

8.4

6.2

2.6

2.4

1.5

3.4

7.5

32.0

2019年

产量（万吨） 份额

26.25%

19.38%

8.13%

7.50%

4.69%

10.63%

23.44%

100%

2018年

产量（万吨）

8.9

6.8

3.4

2.3

2.8

2.7

4.7

31.6

份额

28.16%

21.52%

10.76%

7.28%

8.86%

8.54%

14.87%

100%

2017年

产量（万吨）

8.5

8.1

2.2

3.3

2.9

3.5

14

42.5

份额

20.00%

19.06%

5.18%

7.76%

6.82%

8.24%

32.94%

100%

资料来源：特钢企业协会，

Wind

，

Mysteel

，东兴证券研究所

图44：我国重点优特钢企业的模具钢CR5

100%

80%

图45：欧洲主要特钢企业的兼并重组历程

60%

40%

20%

0%

20172018

特钢类模具钢CR5

资料来源：

Mysteel

，特钢企业协会，东兴证券研究所

2019

资料来源：特钢企业协会，新闻报道，公司公告，东兴证券研究所

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3.3 行业在产业链的地位尚可，保障企业的盈利能力

相较于普钢，作为产业链中游的工具钢生产企业有较强的盈利能力，其销售利润率与下游工模具制造企业相

当。我们认为主要有以下原因：（1）我国合金工具钢行业的供给相对集中，尤其是在中高端工具钢方面，而

需求相对分散，因此工具钢生产企业具有较强的议价能力和成本转嫁能力；（2）原材料占工模具成品的成本

比重较低，下游对工具钢原料价格的容忍度尚可，例如模具钢成本仅占模具销售价格的20~30%。



我国共有模具生产企业（厂、点）约3万家，大部分模具企业规模较小，行业集中度不高。据统计，2014

年模具产值在1000万元以上的生产企业有71家，超过1亿元的有25家。据Mysteel统计，我国有模

具钢生产企业约60家，同时我国重点优特钢企业的模具钢CR5达到80%左右。在2018年以钒为代表

的合金元素价格大涨时，模具钢生产企业有能力将成本的涨幅转嫁给客户，从而保证高销售毛利率。



我国的模具钢生产企业高度集中于华东、华中、东北这三个区域，其中华中、华东和华北地区分别有共

计17家、16家和11家企业。华东地区的产能占比近半，其次是华中、东北。我国模具钢的需求主要

集中在华东、华南和华北地区，华东占全国的50~55%左右，包括浙江的宁波、台州市、江苏昆山和上

海嘉定；广东也是我国最主要的模具市场和最大的模具出口省，全国模具产值有35%以上来自广东。

图46：我国各地区模具钢生产企业的数量和产能

120

图47：我国的模具制造企业的分布情况

100

100

80

17%

28%

51

19.2

11

42

15%

广东

浙江

上海

60

40

20

0

江苏

天津

安徽

重庆

其他

17

16

8

17

5

33

华南

1

4

3%

5%

8%

11%

13%

华中华东华北东北西南西北

生产模具钢钢厂数量（家）

资料来源：

Mysteel

，东兴证券研究所

产能（万吨）

资料来源：

Mysteel

，东兴证券研究所

图48：典型的模具价格构成

图49：代表公司的模具钢和模具业务的毛利率比较

30

25

20%20%

材料费用

加工费用

利润

20

15

10

5

0

60%

天工国际广大特材

20182019

天汽模

资料来源：《模具制造业成本分析与控制》，东兴证券研究所

资料来源：公司年报，东兴证券研究所

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

与普钢以铁矿石、煤焦为主要原燃料不同，合金工具钢中Cr、Mo、V、W等合金元素占原材料成本的

比重较大。以H13模具钢为例，我们估算目前Cr、Mo、V在其原材料成本中的占比达到70%左右，而

废钢仅占30%。从原材料的供给格局看，合金工具钢生产企业能够避开铁矿石这个黑色产业链的利润陷

阱，是其保持高盈利水平的重要原因之一。

表13：H13的化学成分（%）

牌号/元素

H13

W18Cr4V

C

0.32~0.45

0.7~0.8

Si

0.80~1.20

<0.4

Mn

0.20~0.50

<0.4

Cr

4.75~5.50

3.8~4.4

Mo

1.10~1.75

<0.3

V

0.80~1.20

1.0~1.4

W

—

17.5~19

P

≤0.03

S

≤0.0

资料来源：百度百科，东兴证券研究所

图50：主要合金原料的价格（元/吨）

600,000

500,000

400,000

300,000

200,000

100,000

0

2

0

1

2

-

0

6

2

0

1

3

-

0

1

2

0

1

3

-

0

8

2

0

1

4

-

0

3

2

0

1

4

-

1

0

2

0

1

5

-

0

5

2

0

1

5

-

1

2

2

0

1

6

-

0

7

2

0

1

7

-

0

2

2

0

1

7

-

0

9

2

0

1

8

-

0

4

2

0

1

8

-

1

1

2

0

1

9

-

0

6

2

0

2

0

-

0

1

图51：H13主要合金原料的成本占比估算

12,000

10,000

8,000

6,000

4,000

2,000

0

29.03%

29.72%

废钢

Cr

Mo

7.11%

34.14%

V

钼铁:FeMo60

钨铁:80#

资料来源：

Wind

，东兴证券研究所

钒铁:50#

高碳铬铁:Cr60（右）

资料来源：

Wind

，东兴证券研究所

图52：我国原料金属矿产量占全球产量的比重

90%

80%

70%

图53：工具钢代表牌号的价格

000

30,

25,000

20,000

6,500

5,500

4,500

3,500

2,500

1,500

2

0

0

7

-

0

4

2

0

0

8

-

0

2

2

0

0

8

-

1

2

2

0

0

9

-

1

0

2

0

1

0

-

0

8

2

0

1

1

-

0

6

2

0

1

2

-

0

4

2

0

1

3

-

0

2

2

0

1

3

-

1

2

2

0

1

4

-

1

0

2

0

1

5

-

0

8

2

0

1

6

-

0

6

2

0

1

7

-

0

4

2

0

1

8

-

0

2

2

0

1

8

-

1

2

2

0

1

9

-

1

0

60%

50%

15,000

10,000

40%

30%

20%

10%

0%

Cr12MoV 月元/吨

铁矿石钼钒钨

H13 月元/吨

热轧板卷（右）月元/吨

螺纹钢（右）月元/吨

资料来源：

IMOA

，

Wind

，东兴证券研究所

资料来源：

Wind

，东兴证券研究所

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4. 投资策略：拥抱工具钢行业高质成长和国产替代的红利

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。以中信特钢、天工国际、广大

特材和ST抚钢为代表的具有优势基础的工具钢生产企业将充分享受行业高质成长和国产替代的红利。

5. 风险提示

（1）原材料价格风险；（2）企业经营风险；（3）宏观经济风险。

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日期

2020-06-28

2020-06-28

2020-06-09

2020-06-02

2020-05-26

2020-05-19

2020-05-11

2020-05-08

2020-04-27

2020-04-21

2019-08-29

2019-08-29

2020-03-26

2020-08-19

2020-07-23

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分析师简介

张清清

北京航空航天大学工学博士，在金属及金属新材料领域有丰富的科研成果，在学期间发表十多篇金属新

材料相关领域的学术论文，其中包含第一作者身份发表的5篇SCI论文（累计影响因子IF>10）；

2015-2018年在宝钢从事产品开发及研究工作，期间主持或参与多项新产品的研究开发并应用于国家重

点工程项目，对包含钢铁在内的材料企业的运营有深刻的认知和理解；2018年5月加盟东兴证券。

分析师承诺

负责本研究报告全部或部分内容的每一位证券分析师，在此申明，本报告的观点、逻辑和论据均为分析师本

人研究成果，引用的相关信息和文字均已注明出处。本报告依据公开的信息来源，力求清晰、准确地反映分

析师本人的研究观点。本人薪酬的任何部分过去不曾与、现在不与，未来也将不会与本报告中的具体推荐或

观点直接或间接相关。

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行业评级体系

公司投资评级（以沪深300指数为基准指数）：

以报告日后的6个月内，公司股价相对于同期市场基准指数的表现为标准定义：

强烈推荐：相对强于市场基准指数收益率15％以上；

推荐：相对强于市场基准指数收益率5％～15％之间；

中性：相对于市场基准指数收益率介于-5％～+5％之间；

回避：相对弱于市场基准指数收益率5％以上。

行业投资评级（以沪深300指数为基准指数）：

以报告日后的6个月内，行业指数相对于同期市场基准指数的表现为标准定义：

看好：相对强于市场基准指数收益率5％以上；

中性：相对于市场基准指数收益率介于-5％～+5％之间；

看淡：相对弱于市场基准指数收益率5％以上。

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