中国超硬刀具行业是一个发展迅速、前景广阔的行业。目前市场格局较为集中，超硬刀具高端细分市场和重要技术主要由少数国外巨头厂商掌握，随着国家在高端制造业的投资加大和社会经济发展的巨大需求，将有力推动超硬刀具行业的快速发展。在这背景下，国产化替代将成为自主创新发展的重要途径，未来我国超硬刀具行业的发展将迎头赶上。

一、 行业定义或范畴

超硬刀具是指用立方氮化硼以及金刚石为代表的超硬材料制成的刀具总称。

二、 行业发展概况

(一) 发展背景

1、高端制造需求促进机床产业发展，推动超硬刀具行业加快发展

从制造业的发展来看，全球对制造加工的高端化需求逐渐增多，特别是在国内，高质量发展的要求、高端制造业发展的需求，推动高速度、高精度、高价值的高档数控机床需求的占比正逐步提高，随之而来自然带动了机床的核心零部件及重要耗材——超硬刀具需求的快速增长。

刀具作为工业机床的“牙齿”，是高档数控机床的重要组成部分，对于提升机床的精密、高速和高效等方面性能有直接影响。以高精度、高效率、高可靠性为特点的现代切削刀具已成为现代制造体系中的高端最终执行部件，在机械加工中发挥着不可替代的关键作用。随着我国工业快速发展，机械加工工件的结构越发复杂，加工技术进入“高速、高效、复合、环保”的发展新阶段。同时，不断涌现的难加工材料如硬质金属、陶瓷、复合材料等，对加工刀具的性能提出了更高的要求，这也促使国内相关厂商在超硬刀具领域逐渐增加相应资金投入，加大技术研究及产品研发力度。超硬刀具具有高速、高效和高精切削加工的优异性能，替代硬质合金等普通刀具的发展趋势已不可逆转。

2、国家政策持续推动数控机床产业发展

我国数控机床的渗透率在逐年提升。数据显示，2021年我国金属切削机床数控化率已达到44.85%，但与美国等发达国家80%左右的数控化率水平仍存在较大差距。《中国制造2025》战略纲领中明确提出，“2025年中国的关键工序数控化率预计从现在的33%提升到64%”。

3、贸易摩擦和自主可控，推动超硬刀具进口替代加速

从国内来看，我国刀具市场规模与我国制造业的发展水平和结构调整密不可分。刀具作为高端制造和智能制造的关键耗材，是制造业转型升级的关键和必备耗材，涉及到制造业的供应链安全。国家近年来出台多项政策大力支持数控机床行业发展，鼓励提升高档数控机床及配套数控系统的自主化率，鼓励发展高性能硬质合金等精深加工产品，大力推动制造业转型升级。特别是近几年，国际贸易摩擦加剧，自主可控需求不断提升，超硬刀具的进口替代大势所趋。受国际贸易摩擦影响，国内航空航天、军工等行业的制造企业为确保供应链安全，扩大了对国产刀具的需求，为国内刀具企业高端项目开展提供契机。内部因素来看，国内刀具企业近年来持续加大研发和产品制造投入，完善渠道布局，超硬刀具产品的质量在国内外制造业的认可度不断提高，且性价比优势明显，超硬刀具的进口替代正逐渐加快。

(二) 发展现状

行业加快发展，未来前景广阔。我国刀具市场消费情况与制造业发展水平和结构调整息息相关。随着供给侧结构性改革、高质量发展的不断推进，我国制造业朝着自动化和智能方向快速前进，推动刀具消费市场持续增长。据资料显示，2021年我国刀具行业市场规模达477亿元，同比增长13.3%。超硬材料具有高硬度、高耐磨性和低韧性和低抗冲击性的特点，随着近年来“以车代磨”“以铣代磨”“高速切削”等加工新概念的出现，超硬刀具在我国刀具市场占有率不断上升，2016-2021年，我国超硬刀具产业市场规模年平均增速为5.7%，属于稳定增长。2021年中国超硬刀具市场规模为57.80亿元。

超硬刀具以人造立方氮化硼为主。从市场结构方面来看，目前我国超硬刀具市场中，PCBN（人造立方氮化硼）刀具占据主导地位。具体来看，2021年我国PCBN刀具市场规模为33亿元，占超硬刀具市场的57.1%；金刚石刀具市场规模为24.8亿元，占超硬刀具市场的42.9%。

我国应用市场结构目前以汽车工业为主。汽车工业是我国超硬刀具最大的下游应用领域，占比约为69%，超硬刀具主要用于对汽车发动机、变速器、制动盘等核心汽车零部件切削加工。国家统计局数据显示，2021年我国汽车零部件制造业营收规模达4.07万亿元。在国家政策支持下，超硬刀具市场应用将围绕“1+N”市场快速发展。

我国超硬刀具进口量呈下降趋势。从行业进出口贸易情况来看，随着近年来国产替代进程的持续推进，我国超硬刀具进口量呈下降趋势，出口量呈上涨趋势。虽然我国超硬刀具出口量远大于进口量，但由于进口主要以高附加值的高端产品为主，使得我国超硬刀具进口金额较出口金额差距不像数量上差距巨大。具体来看，2021年我国超硬刀具进口量为130.65吨，进口金额为1.06亿美元；出口量为9742.75吨，出口金额为2.43亿美元。从进口分布情况来看，2021年我国超硬刀具进口金额中，占比前三的地区分别为德国、日本和爱尔兰，占比分别为22.7%、18.9%和16%。从出口分布情况来看，2021年我国超硬刀具出口金额中，占比前三的地区分别为美国、德国和加拿大，出口金额占比分别为12.4%、9.3%和9.2%。

三、 行业竞争格局分析

(一) 产业链全景图

超硬刀具行业产业链上游主要为人造金刚石、聚晶立方氮化硼等超硬材料；中游为超硬刀具生产环节；下游广泛应用于汽车工业、电子信息、钢铁加工、建筑和装饰、新能源、航空航天等领域。

(二) 产业价值链分析

产业链上游，超硬材料行业，我国是全球最大人造金刚石生产国，掌握高温高压工业级金刚石定价权。目前我国人造金刚石产量占世界总产量90%以上，立方氮化硼产量占世界总量70%以上。总体来说，我国超硬材料的产品质量、技术已达世界先进水平。2020年我国人造金刚石产量为207亿克拉，同比增长8.1%。国外超硬材料产业高度集中，金刚石和立方氮化硼(CBN)单晶、聚晶、微粉、CVD膜等全系列产品90%以上集中在美国DI公司等，主要采用年轮式两面顶超高压合成装置，单晶金刚石单次产量大、品级高、粒度好，产品占据高端市场，应用于金刚石、CBN刀具，在世界上处于领先地位。

产业链中游，全球超硬刀具行业呈现寡头竞争格局，高端市场份额被欧美所占据。国外超硬材料制品产业，主要分布于欧美和日韩等发达国家，占全世界市场份额80%以上。以欧洲跨国集团山特维克、肯纳金属、泰利莱公司、德国温特公司、法国圣戈班集团、日本旭金刚石工业株式会社为代表的国外企业，生产制造的超硬材料磨具、刀具、锯切和钻进工具等，具有超高速度、超高精度、高效率、高耐用度等特点，广泛应用于现代制造业，占据了世界高端市场。随着我国及世界制造业发展的需求，国内超硬刀具行业企业多年来在研发和产品制造等方面持续加大投入，已有部分企业产品逐渐进入到中高端市场，以中天超硬、沃尔德、厦门金鹭等企业为代表的中国超硬刀具龙头企业正在崛起。

产业链下游，汽车工业是我国超硬刀具最大的下游应用领域，占比约为69%。随着新能源汽车的逐渐普及，车身轻量化已成为未来发展的必经之路，铝合金等轻质材料在汽车工业中的运用比例迅速攀升，推动了我国超硬刀具行业快速发展。据资料显示，2021年我国汽车产量达2608.2万辆，同比增长3.4%；销量达2627.5万辆，同比增长3.8%。

(三) 行业竞争格局

1. 厂商份额结构

全球高端定制刀具市场被欧美占据，国内超硬刀具企业集中度低。国际层面，全球超硬刀具行业呈现寡头竞争格局，高端市场份额被欧美所占据。全球超硬刀具市场参与者由上而下分为欧美、日韩、中国三个梯队。第一梯队是以德国MAPAL为代表的欧美企业，欧美企业普遍具有历史悠久、技术力量雄厚等优势，主导高端定制化刀具市场。第二梯队是以住友电气、京瓷为代表的日韩刀具企业，其相关产品具有通用性高、稳定性好、性价比高等优势，在非定制化刀具市场受青睐。第三梯队是以中天超硬、沃尔德、厦门金鹭等为代表的中国刀具企业。

国内方面，我国超硬刀具相关制造企业近千家，但行业集中度低，尚未形成大型龙头企业。国内企业主要集中在中低端市场，参与者众多，生产技术含量较低，小厂商简化工艺、拼凑组装，无标、无序生产现象较为严重。国内超硬刀具高端应用市场由欧美、日韩刀具企业占据，特别是用于航空航天、军工、汽车发动机等领域的刀片产品严重依赖进口。近年来随着国内消费结构调整加速，国内刀具企业不断提高技术水平，相关企业竞争力有所提升，国内已经出现了中天超硬、沃尔德、厦门金鹭等一批领跑企业。目前国外企业、国资企业、中小民营企业在国内超硬刀具市场份额比例分别为31.3%、48.5%和20.2%，随着我国制造业企业由粗放式生产向精细化生产转变，对刀具的质量、品牌提出更高要求，传统小型刀具厂商将逐步退出，市场份额将逐步向技术领先、品质更高的头部企业集中。

2. 行业重点企业

(1) 德国MAPAL

德国MAPAL创建于1950年，经过70多年的发展，MAPAL已经是立方体工件加工领域的专家，也是第一家使用增材制造技术选择性激光熔融生产刀具并将其推向市场的精密刀具制造商。MAPAL通过不懈推进创新发展理念以及不断扩张的国际化布局，目前已成为立方体工件切削加工技术领域的全球领导者，年度研发费用投入占全年销售额的6%，在25个国家设立生产、 销售和服务的分支机构。全球超过5,000位员工同时有超过450名技术顾问可随时服务。该公司占据我国高端超硬精密刀具市场超过60%的份额。

(2) 山特维克 sandvik coromant

山特维克成立于1862年，是目前全球最大的机床刀具供应商。经过160年的开拓经营，公司不断加强在工程和基建领域的领先地位，形成了山特维克制造和加工解决方案、山特维克采矿和石方工程解决方案、山特维克石料加工解决方案和山特维克材料技术等四大核心主业。公司总部位于瑞典斯德哥尔摩市，目前在全球130多个国家设有代表处。刀具产品总体分为金属切削刀具和刀具系统，为众多生产制造业提供硬质合金刀具、高效金属刀具、金刚石刀具和特殊陶瓷刀具的高效益解决办法。

(3) 深圳市中天超硬工具股份有限公司

中天超硬是国内最早研究和生产超硬刀具的厂家。公司核心团队由中国科学技术大学精密机械与精密仪器专业教授、博士及学士组成，是集高端精密工具、盾构工具、工程机械等多元领域的高科技企业。公司已掌握成熟的精密超硬刀具生产技术，成功开发了聚晶金刚石刀具、立方氮化硼刀具，硬质合金（钨钢）刀具、天然金刚石刀具和盾构工程刀具五大系列刀具产品，同时为客户提供专业的行业切削解决方案。公司在产品研发和工艺技术方面均达到国内领先水平，已发展为国内超硬刀具自主品牌的领导者之一，市场占有率国内排名前三，公司在高端超硬精密刀具的市场份额占11.6%，直接对标德国MAPAL公司。近年来中天超硬公司不断突破卡脖子技术，逐渐成为替代国外进口产品的中坚力量。

公司产品应用于汽车、航空航天、船舶、模具、电子等多个金属和非金属加工行业，尤其在汽车制造配套刀具领域，拥有多年的经验、技术和领先的市场占有率，在汽车发动机、变速箱等汽车零部件加工行业早早地确立了一线品牌的地位。随着电子行业的发展，近五年来，中天公司在3C电子金属外壳加工行业也享有极高声誉。

(4) 北京沃尔德金刚石工具股份有限公司

2006年创立于中关村电子城科技园区,是一家主要从事超硬刀具及超硬材料制品研发、生产和销售业务的高新技术企业。公司重点产品包括各类超高精密及高精密的超硬刀具、CVD金刚石等超硬材料制品，广泛应用于消费类电子产品中的触摸屏、液晶面板等消费电子玻璃的超高精密切割，汽车动力系统等核心部件的高精密切削等先进制造领域。

公司在包括中国、欧美、日韩等在内的全球范围内与瑞典山特维克集团、日本住友电气工业株式会社、日本三星钻石工业株式会社等业内国际一流品牌企业直接竞争。公司钻石刀轮、部分高精密切削刀具打破了国外一流厂商在行业内的垄断，实现了在高端加工领域的进口替代，并逐步提升在全球市场的份额。

(5) 厦门金鹭特种合金有限公司

成立于1989年，是一家中外合资的国家级高新技术企业，是国有上市公司厦门钨业股份有限公司的骨干成员。公司致力于高品质钨粉末材料、硬质合金、精密切削工具等钨系列产品的研发、生产，以及行业专业解决方案的提供，是知名的钨粉末、硬质合金及切削工具供应商。现有生产基地五个，员工总数3000名，境外销售公司4个。公司有三大主营业务，分别为钨粉末、硬质合金、切削工具。其切削工具包括车削、铣削、孔加工刀具和工具系统，应用于航空航天、陆路运输、能源装备制造、模具、3C等行业的各类高端应用领域。

四、 行业未来发展分析

 (一) 市场规模预测

从超硬刀具的原材料来看，根据QYResearch调研数据显示，2021年全球立方氮化硼市场规模大约为2950亿元，预计2028年达到6138亿元，2021-2028期间CAGR为11.0%。2015年至2020年，我国工业金刚石产量由156亿克拉增加至207亿克拉，CAGR为5.7%。

从刀具产品来看，刀具是机械制造的重要工具，全球市场规模接近400亿美元。2021年我国刀具消费总额达到了477亿元，其中超硬刀具市场规模为57.80亿元。预计2022-2028年，我国超硬刀具年均增长率为6%，到2028年市场规模将到达86.91亿元。从产品结构来看，2021年我国聚晶立方氮化硼刀具市场规模为33亿元，占超硬刀具市场的57.1%；金刚石刀具市场规模为24.8亿元，占超硬刀具市场的42.9%。预计到2028年，我国聚晶立方氮化硼刀具和金刚石刀具市场规模将分别达到49.62亿元和37.29亿元。

从超硬刀具下游应用领域来看，汽车工业未来仍然是超硬刀具的主要应用领域，占比仍将保持在60%以上。远期随着高端装备制造业如航天航天、轨道交通、新型能源装备、高技术船舶和新型海工装备等产业的发展，超硬刀具在除汽车工业外其他高端装备制造业领域将有更广阔的发展空间。

(二) 主要需求分析

超硬刀具作为现代机械加工过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、使用寿命长等特点，产品广泛应用于汽车、金属冶炼、航天航空、矿山机械、电子信息等行业的切削加工，推动了相关下游应用领域的革命性变革。下游诸多产业，特别是高端制造业和先进制造业的发展，也带动了氮化硼刀具的更新迭代，创造了广阔的发展空间以及未来巨大的想象空间。

1.汽车工业

汽车工业是我国超硬刀具最大的下游应用领域，占比近70%。随着新能源汽车的快速发展和逐渐普及，车身轻量化已成为未来发展的必经之路，铝合金等轻质材料在汽车工业中的运用比例迅速攀升，推动了超硬刀具行业快速发展。超硬刀具主要用于对汽车发动机、变速器、制动盘等核心汽车零部件的切削加工。

2021年我国汽车零部件制造业营收规模达4.07万亿元。随着经济持续增长、人均收入提高、公路交通设施不断完善，我国汽车工业规模预计将会保持长期增长。汽车及汽车零部件的发展将为以PCBN为主的超硬刀具的需求提供较大增长空间。

2.消费电子

以LED照明行业、家电行业等为代表的消费电子领域将促进超硬刀具行业发展。

LED照明产品市场规模持续增长，推动金刚石工具市场空间扩大。LED是一种能量转化效率高、寿命长、多用途和节能环保的光源，蓝宝石以其优越的透光性能和耐磨性能被用于LED发光组件的基体。由于蓝宝石具有硬脆特点且价格昂贵，在加工过程中通常要求精度高、效率高、材料损失率低、工作环境洁净，因此金刚石工具是加工蓝宝石材料的最佳选择。数据显示，我国LED照明行业市场规模逐年增长，由2017年6358亿元增至2022年约1万亿元，年均复合增长率超过10%。预计2025年我国LED照明行业市场规模可达1.3万亿元。LED照明产品已经对传统的白炽灯和荧光灯形成逐步替代的趋势，未来蓝宝石行业市场空间有望进一步扩大，推动金刚石工具行业持续发展。

家电制造行业尤其制冷家电是人造金刚石磨具和刀具的主要应用领域之一。家用空调、冰箱所使用压缩机的三大部件活塞、气缸、上下轴承座主要使用金刚石工具进行加工，全球70%以上的压缩机生产企业在中国，市场上约90%的压缩机产自中国。2022年我国空调、冰箱年产量分别达2.22、0.86亿台。制冷家电压缩机制造所用金刚石工具原来几乎全部使用国外产品，随着我国金刚石工具产品质量提升，目前已基本替代国外产品，金刚石工具领域是超硬材料精密加工中替代国外产品的成功范例。

3.钢铁加工

立方氮化硼超硬刀具主要用于对轧辊进行粗加工或半精加工，使其达到预设形状和精度。轧辊作为轧钢生产中的主要消耗备件之一，其成本约为轧钢生产成本的5%-15%，因此，钢铁行业的市场状况也直接影响上游耗材超硬刀具的需求。国家统计局数据显示，2022年我国生铁、粗钢、钢材的产量分别为8.64、10.13、13.40亿吨，为超硬刀具的需求提供了广阔的应用空间，并且随着钢铁行业的结构调整和产业升级，钢材产品逐渐向高端化方向发展，从而将直接推动超硬刀具应用市场空间的稳定增长。

4.建筑和装饰

基建和房地产投资规模大，超硬刀具在石材加工、木材切割、建材领域应用广泛。我国房地产投资规模从2011年的6.18万亿元增长至2021年14.76万亿元，年复合增长率为9.10%；房地产施工面积从2011年的50.68亿平方米增长至2021年的97.54亿平方米，年复合增长率为6.77%。当前，我国正处于新型城镇化的关键时期，城镇基础设施建设也将持续完善，超硬刀具在未来的建筑和装饰行业中仍将有巨大的应用空间。

5.风电等新能源行业

国家和经济发展模式、双碳战略的要求，使我国能源结构正在发生历史性变革。2022年我国风电装机容量约3.7亿千瓦，同比增长11.2%。轴承和齿轮作为风电设备的核心精密零部件，其产品性能的优劣与否直接影响风电设备的使用寿命和后续维护成本，因此，轴承和齿轮等精密部件需要经常使用立方氮化硼刀具代替传统刀具进行切割加工。以风电等为代表的新能源产业快速发展，势必将推动我国超硬刀具产业加快发展。

6.航空航天行业

由于航空航天自身的特点，在材料方面有钛合金、高温合金、高强度钢、复合材料等，加工难度大；对加工刀具提出了很高的要求。目前，航空航天制造业广泛应用的刀具材料主要有硬质合金、超硬刀具材料和陶瓷等，其中，硬质合金和超硬刀具材料所占比重最大，在当今的航空制造中两者成为航空航天业刀具发展中的主导刀具，应用范围相当广泛。然而，航空航天刀具市场主要还是被国外的厂家所占领，近两年国产刀具开始加速占领市场。刀具作为一种耗材，不能实现国产化，对国家安全造成了很大的威胁，航空航天刀具大量依赖进口，将会带来经济性和战略性隐患。因此，国家加大力度强制要求推进航空航天领域的超硬刀具国产化替代进程。

总结而言，随着我国乃至全球高端制造趋势下对高档数控机床需求量的提升，机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长，超硬刀具行业有广阔的市场发展空间和更多用武之地。

作者：赛迪研究院 何靖勇

2023年1月18日