超硬刀具行業(yè)的突破與挑戰(zhàn) ！

超硬材料的特性使其在精密加工領(lǐng)域具備顯著優(yōu)勢，推動了行業(yè)規(guī)模的不斷擴展。金剛石刀具主要用于高速加工有色金屬和非金屬材料，如耐磨有色金屬及非金屬材料。而立方氮化硼刀具由于對鐵族金屬具有化學(xué)惰性，廣泛應(yīng)用于黑色金屬等難以加工的材料的高速切削領(lǐng)域。

超硬刀具憑借材料的獨特優(yōu)勢，在汽車工業(yè)、模具制造和機床加工等應(yīng)用領(lǐng)域取得了顯著成果，不僅優(yōu)化了工藝流程，還大幅提升了加工效率。中國在超硬材料領(lǐng)域擁有顯著的資源優(yōu)勢，上游原材料市場競爭充分且供應(yīng)充足。2023年，我國超硬刀具行業(yè)的市場規(guī)模突破70億元，盡管國外品牌在行業(yè)競爭中占據(jù)了優(yōu)勢地位，國內(nèi)企業(yè)雖然起步較晚，但正在快速追趕，市場差距逐步減小。

隨著下游新應(yīng)用場景的不斷拓展，超硬刀具有望在部分領(lǐng)域中成為優(yōu)先選擇。新材料的不斷迭代，使行業(yè)呈現(xiàn)出多種刀具材料并存的態(tài)勢。由于刀具的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，且各類產(chǎn)品需求存在較大差異，因此很難形成單一的主流產(chǎn)品，性價比成為市場占有率的重要決定因素。

一方面，超硬材料刀具技術(shù)含量較高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，許多工業(yè)制造工序已經(jīng)難以繼續(xù)使用傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金刀具。另一方面，現(xiàn)階段超硬刀具的價格遠高于硬質(zhì)合金刀具，價格差距使得其在規(guī)模化生產(chǎn)中的成本優(yōu)勢難以顯現(xiàn)。然而，隨著未來生產(chǎn)成本的下降，超硬刀具有望在某些應(yīng)用場景中脫穎而出。具體應(yīng)用包括：1) 汽車行業(yè)，超硬刀具已廣泛用于精密加工，技術(shù)較為成熟；2) 航空航天，超硬刀具憑借其刀具壽命、加工精度和穩(wěn)定性，逐步進入該領(lǐng)域；3) 消費電子，3C行業(yè)的精密結(jié)構(gòu)件加工開始引入鈦合金等高端材料，使用超硬刀具的性價比優(yōu)勢開始顯現(xiàn)；4) 人形機器人，超硬刀具能夠滿足硬銑加工的要求，有助于提升滾珠絲杠的性能和生產(chǎn)能力，人形機器人應(yīng)用場景也因此具有了更廣泛的想象空間。

行業(yè)規(guī)模及應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，規(guī)模效應(yīng)有望促進成本下降

刀具材料的選擇對加工精度、表面質(zhì)量、刀具壽命、切削效率以及生產(chǎn)成本等方面都有顯著影響。由于刀具在切削過程中需承受高壓、高溫、摩擦、沖擊和振動等多種作用力，因此刀具材料必須具備以下基本性能：首先，材料的硬度和耐磨性至關(guān)重要，刀具材料的硬度應(yīng)高于工件材料，且硬度越高，其耐磨性越好。其次，材料需要具備較高的強度和韌性，以承受切削時的力、沖擊和振動，防止刀具的脆性斷裂或崩刃。此外，刀具材料還需具備良好的耐熱性，能夠在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定，并具備出色的抗氧化能力。*后，刀具材料應(yīng)具有良好的工藝性能，如鍛造、熱處理、焊接和磨削等，同時具備較高的經(jīng)濟性，確保在滿足加工需求的同時實現(xiàn)較高的性價比。

超硬刀具是在現(xiàn)代工程材料加工對生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量提出更高要求的背景下應(yīng)運而生的。超硬刀具材料主要包括金剛石和立方氮化硼（CBN）兩類，其化學(xué)成分和硬度的形成機制與其他刀具材料如硬質(zhì)合金和高速鋼有所不同。立方氮化硼具有面心立方體的晶體結(jié)構(gòu)，而金剛石則由碳元素構(gòu)成，其晶體結(jié)構(gòu)與立方氮化硼相似。相比其他材料，它們具有極高的硬度，同時表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性和耐熱性、良好的導(dǎo)熱性能、工藝性能，以及較低的摩擦系數(shù)。在實際應(yīng)用中，人造金剛石復(fù)合片（PCD）刀具和立方氮化硼復(fù)合片（PCBN）刀具是市場的主導(dǎo)產(chǎn)品。