特种钢材是人形机器人核心传动部件的“骨骼”与“关节”。国海证券深度报告指出，人形机器人使用的特种钢材主要包括50CrMo4合金钢（行星滚柱丝杠主丝杠）、GCr15轴承钢（谐波减速器波发生器）和40Cr合金钢（谐波减速器柔轮）。单台机器人用量分别为7.7kg、4.9kg和1.4kg，在1000万台销量假设下，合计拉动特钢市场规模14.92亿元。然而，2023年中国优特钢产量占全部钢材比例仅7.6%，远低于瑞典（70%+）、日本、德国、美国（20%+）等制造业发达国家，高端特钢仍依赖进口，国产替代空间广阔。
特钢在人形机器人中的关键应用——铬元素的价值
铬是在人形机器人中具有重要应用的元素。金属铬具有高硬度、高熔点、耐腐蚀等特点，与人形机器人对材料的需求高度契合。在碳钢的基础上添加铬能增加钢的淬透性并产生二次硬化作用，提高碳钢的硬度和耐磨性而不致脆化。
50CrMo4合金钢含铬0.9-1.2%，用于行星滚柱丝杠主丝杠，赋予高强度、高硬度和良好耐磨性。GCr15轴承钢含铬1.30-1.65%，用于谐波减速器波发生器，全球轴承钢约80%为GCr15产品。40Cr合金钢含铬0.80-1.10%，用于谐波减速器柔轮，具有较好淬透性、回火稳定性和抗腐蚀能力。此外，氮化铬硬质合金涂层通过纳米镀膜方式应用于机器人关节表面，可进一步提高表面硬度和耐磨性，延长使用寿命，改善表面光洁度和摩擦性能。
中国特钢供给格局——优特钢占比7.6%，高端依赖进口
中国特钢行业面临“大而不强”的结构性问题。2023年中国重点企业优特钢产量10,353.5万吨，但多集中在中低端产品（占比60%-70%），不少高端特钢产品仍依赖进口。中国优特钢产量占全部钢材产量仅7.6%，相较于瑞典（70%以上）、日本、德国和美国（20%以上）等制造业发达国家，差距显著，未来发展潜力巨大。
轴承钢是特种钢中的重要品类。2023年中国轴承钢产量418万吨（同比+5.2%），但仅占优特钢总量的4%。行业集中度较高，2024年1-9月中信特钢产量占比44%、巨能特钢11%、济源钢铁10%，CR3合计65%。特钢多应用于汽车（43%）、机械制造（18%）、发电（6%）、石油化工（5%）等高端领域，人形机器人的量产将为特钢行业打开新的增量空间。
特钢市场空间测算——1000万台机器人拉动14.92亿元
根据Optimus结构拆解和材料用量测算，单台人形机器人50CrMo4合金钢用量7.7kg（行星滚柱丝杠14套×0.5kg主丝杠）、GCr15轴承钢4.9kg（谐波减速器波发生器0.15kg×14+行星滚柱丝杠螺母及滚柱0.2kg×14）、40Cr合金钢1.4kg（谐波减速器柔轮0.1kg×14）。在远期1000万台销量假设下，分别拉动市场规模11.94亿元、2.20亿元、0.78亿元，合计14.92亿元。
尽管绝对规模不及PEEK和钕铁硼，但特钢作为人形机器人传动系统的核心材料，在产业化初期具有“卡位”价值。50CrMo4合金钢在高端行星滚柱丝杠中仍依赖进口，GCr15轴承钢的质量稳定性影响谐波减速器寿命。国内中信特钢、太钢不锈、南钢股份等特钢龙头有望在高端特钢国产替代和人形机器人需求放量中持续受益。
表3：特钢在人形机器人上的空间测算（1000万台）| 特钢种类 | 应用部件 | 单机用量（kg） | 1000万台用量（吨） | 单价（元/吨） | 市场规模（亿元） |
|---|
| 50CrMo4合金钢 | 行星滚柱丝杠主丝杠 | 7.7 | 77,000 | 15,500 | 11.94 |
| GCr15轴承钢 | 谐波减速器波发生器 | 4.9 | 49,000 | 4,500 | 2.20 |
| 40Cr合金钢 | 谐波减速器柔轮 | 1.4 | 14,000 | 5,580 | 0.78 |
| 合计 | 14.92 | | |
