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本文援引于报告《2020年中国工具钢行业短报告》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。
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中国工具钢行业现已实现进口替代
中国工具钢行业起步晚、发展快。自2000年起,中国制造领域快速发展,工具钢市场需求量快速扩大,在早期发展中,中国工具钢基本依靠进口。伴随着中国制造业的转型升级及模具行业的快速发展,中国市场对中高档工具钢需求量增加。中国工具钢与国际先进水平相比,在外观、质量、尺寸规格及使用性能等方面尚具有一定差距,未来,高端化、专业化及品牌化将成为中国工具钢生产企业主要发展方向。
工具钢是模具制造及切削刀具制造等领域的重要材料
工具钢(Tool steel)泛指用以制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具的钢。工具钢具有优良的综合性能,包括优良的冶金质量(高的纯洁度和均匀性)、优良的硬度(高温条件下硬度保持性及红硬性)、优良的耐磨性及韧性。工具钢按其用途的不同,可分为刃具钢、模具钢和量具钢三大类。按其化学成分的不同,又可分为碳素工具钢、合金工具钢和高速钢三种。
工具钢是如何生产的?
工具钢的冶炼一般采用高炉—精炼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主要采用电弧炉—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。
模具制造领域快速发展,推动中国工具钢行业健康运行
模具制造是工具钢的主要应用领域之一,目前中国模具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中国转移,过去20年中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%,中国模具产值已占世界的三分之一。伴随着低端制造业向外转移及中低端模具市场日趋饱和,未来,中国模具制造业有朝着大型化、精密化升级的趋势。
当前,中国模具用工具钢(以下简称“模具钢”)的性价比高,高端市场国产替代的空间大。由于中国模具制造技术水平总体进步较大,模具在国际采购中具有性价比优势,中国模具在国际贸易格局中占据着越来越重要的地位,出口金额已达到中国模具行业主营业务收入的15%。
伴随着中国制造业的转型升级及模具行业的快速发展,中国市场对中高档模具需求量增加。中国模具钢与国际先进水平相比,在外观、质量、尺寸规格及使用性能等方面尚具有一定差距,未来,高端化、专业化及品牌化将成为中国模具钢生产企业主要发展方向。
未来五年,粉末冶金高速钢将是中国高速工具钢行业未来发展方向
目前,中国的切削工具市场以普通高速工具钢刀具为主,随着制造业转型升级和加工材料的机械性能提升,高性能高速工具钢、硬质合金等先进切削材料的使用量和占比不断攀升。现阶段,中国高速工具钢行业整体技术及能耗水平与国际发达国家相比尚有一定差距,为提高高速工具钢行业整体技术及能耗水平,中国相继出台多项政策积极推进工具钢产业结构优化,鼓励高速工具钢生产企业向集团化、专业化方向发展,鼓励企业发展高端高速工具钢产品。
利用粉末冶金法冶炼高速钢可有效提高材料合金元素含量,W、Mo、Cr、V、Co 等主要合金元素含量总和可达40%左右,粉末冶金法冶炼高速工具钢(简称“粉末冶金高速工具钢”)与传统高速钢相比具有更优良的金相组织、力学性能及使用寿命,粉末冶金高速钢是中国工具未来发展重心之一。
深度见解
2020年,受全球新冠疫情影响,中国本土切削刀具生产企业进口高端高速工具钢渠道受阻,中国本土高速钢市场需求量将出现较大缺口,中国高速工具钢有望得到较大的本土市场需求。与铸造法生产的高速工具钢相比,粉末冶金高速工具钢的碳化物更为细小、分布均匀,韧性、可磨削性和尺寸稳定性等特性优秀,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。