1.刀具材料应具备的性能
在金属切削过程中，刀具是在高温下进行切削加工的，同时还要承受较大的切削力、冲击、振动和剧烈的摩擦。刀具寿命的长短以及切削速度的高低，首先取决于刀具是否具有良好的切削性，此外，刀具材料的工艺性能对刀具本身的制造与刃磨质量也有很大影响。因此，刀具切削部分的材料应满足下列要求。
(1) 高硬度。刀具切削部分的硬度必须高于工件材料的硬度。常温下硬度应达到60HRC以上。某些难以加工的材料，对刀具硬度要求则更高。
(2) 高耐磨性。刀具材料必须具有良好的抵抗磨损的能力，以保证切削刃的锋利性，特别是在高温切削条件下，更需保持应有的耐磨性。同城刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。
(3) 足够的强度和韧性。刀具材料应具有足够的强度和韧性，才能保证刀具在切削过程中承受总切削力、冲击和振动，防止刀具崩刃或脆性断裂。一般用抗弯强度和冲击韧度来衡量它们的好坏。
(4) 高耐热性(又称热硬性)。是指刀具材料在高温下能够保持高硬度的性能。高温下硬度越高则耐热性越好，允许的切削速度也越高。它是评定刀具材料的主要性能指标，一般用温度来表示。
(5) 良好的工艺性。为了便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有良好的可加工型和热处理性。可加工性主要是指切削加工性能和焊接、锻轧性能;热处理性是指热处理变形小、脱碳层薄和淬透性好等。
此外，还应考虑刀具材料的经济性，否则将难以大量推广使用。
2.刀具材料的种类
刀具材料的种类很多，有金属材料和非金属材料之分，常用的材料有工具钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料四大类。
(1) 碳素工具钢和合金工具钢。碳素工具钢是指碳的质量分数为0.65%~1.35%的优质高碳钢。在碳素工具钢中再加入一些合金元素，如铬、钨、硅、锰等即成合金工具钢。其热处理后硬度为60~64HRC，红硬性为200~300℃，主要用于制造一些低速、手动工具，如手用丝锥、手动铰刀、圆板牙、丝锥、搓丝板等。
(2) 高速钢。高速钢是一种含钨(W)、铬(Cr)、锰(Mo)、钒(V)等合金元素较多的高合金工具钢。高速钢主要优点是具有高的硬度、强度和耐磨性，且耐热性(达540~600℃)和淬透性(淬火后硬度为63~66HRC)良好，允许的切削速度比碳素工具钢高两倍以上。高速钢刃磨后切削刃锋利、颜色白亮，故俗称“锋钢”和“白钢”。高速钢是一种综合性能好、应用范围较广的刀具材料。由于制造的刀具刃口强度和韧性高，能承受较大的冲击载荷，能用于刚度较差的机床上，可加工从有色金属刀高温合金等范围广泛的工件材料。同时，这种材料工艺性能好，因此，目前高速钢仍是制造刀具，尤其是形状较复杂刀具使用较多的材料，如制造成形车刀、铣刀、钻头、铰刀、拉刀、齿轮刀具和螺纹刀具以及各种精加工刀具。
高速钢按其用途和性能不同，可分为普通高速钢和高性能高速钢;按其化学成分不同，又又分为钨系高速钢和钨钼系高速钢。
(3) 硬质合金。硬质合金是高硬度、难熔的金属碳化物(WC、TiC)微米数量级的粉末，用Co、Mo、Ni等作粘结剂，在高温下烧结而成的粉末冶金制品。由于硬质合金中碳化物含量多，且都有熔点高、硬度高等特点，使其常温下硬度可达89~93HRA(相当于74~81HRC)。耐磨性和红硬性较高，允许切削温度高达800~1000℃，切削速度也比高速钢高几倍甚至十几倍，还能加工高速钢刀具难以切削的难加工材料，因此其发展很快，现已成为主要的刀具材料之一。
硬质合金也有不足之处，即抗弯强度和冲击韧度都较高塑钢低、脆性大、不耐冲击和振动，刃口不能磨得像高速钢刀具那样锋利，制造也较困难。
常用硬质合金按其质量和使用特性可分为四类：钨钻类(YG);钨钛钻类(YT);钨钛钽(铌)钴类(YW);碳化钛基类(YN)。
(4) 超硬刀具材料及其他刀具材料。常见的非金属及超硬刀具材料还有以下几种：
1) 陶瓷。主要成分是氧化铝(Al2O3)，其硬度、耐热性和耐磨性均比硬质合金高，能在1200℃或更高的温度下进行切削加工，因此，允许的切削速度比硬质合金高20%~25%。在切削时，摩擦因数小、不粘刀、不容易产生积屑瘤，能获得较小的表面粗糙度值和较好的尺寸稳定性。而且这种材料资源丰富、价格低廉。其最多缺点是脆性大、切削时易崩刃，在使用上受到很大限制。目前我国研制出的非金属陶瓷材料，一般都制成多边形不重磨刀片，主要用于切削硬度为45~55HRC的工具钢和淬火钢。
2) 立方氮化硼。是20世纪70年代初发展起来的一种新型刀具材料。它是由立方氮化硼(白石墨)在高温高压下加催化剂转化而成的。其优点是化学稳定性好，可耐1400~1500℃高温，切削温度在1000摄氏度以下不会氧化。因此，在高速切削淬硬钢、冷硬铸铁时，刀具的粘结、扩散磨损小。其耐热性比金刚石好，摩擦因数小，硬度和耐磨性仅次于金刚石，且具有良好的切削性能和磨削工艺性，能用一般金刚石砂轮磨削。
立方氮化硼作为一种新型刀具材料，其刀具一般是采用硬质合金为基体的复合立方氮化硼双层刀片，不仅用于制造车刀、镗刀，而且已扩展到面铣刀、铰刀等刀具。主要用于加工一些高硬度(64~70HRC)的淬硬钢和冷硬铸铁、高温合金等难加工材料。
3)金刚石。是自然界中最硬的材料。人造金刚石是以石墨为天然金刚石价格昂贵，很少用作刀具材料。人造金刚石是以石墨为原料，经高温、高压烧结而成，主要用于制作高速精细车削、镗削有色金属及其合金和非金属材料的刀具。切削铜合金和铝合金时，切削速度可达(800~3800)m/min。由于金刚石刀具具有耐磨性较高、加工尺寸稳定性好和刀具使用寿命长的特点，所以常应用在数控机床、组合机床和自动机床上，加工后表面粗糙度可达Ra(0.1~0.025)μm。但金刚石刀具耐热性差(切削温度不宜超过700~800℃，因其在788℃时开始石墨化变软)，强度低、脆性大、对振动敏感，只宜微量切削;与铁有较强的化学亲和力，故不适合加工黑色金属。
