常用刀具材料的基本性能：

(1)高速鋼

    1898年：美國人泰勒(F. W. Taylor)和懷特(M．White)發(fā)明了高速鋼。高速鋼是一種（w、Mo、Cr、V）高合金工具鋼，其含碳量為0.7％～1.05％。較高耐熱性，其切削溫度可達600℃，與碳素工具鋼及合金工具鋼相比，其切削速度可成倍提高。良好的韌性和成形性，可用于制造幾乎所有品種的刀具。但是，耐磨性差、耐熱性差，已難以滿足現代切削加工對刀具材料越來越高的要求；

(2)陶瓷

    與硬質合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、紅硬性和耐磨性。耐用度為硬質合金刀具的l0～20倍，其紅硬性比硬質合金高2～6倍，且化學穩(wěn)定性、抗氧化能力等均優(yōu)于硬質合金。缺點：脆性大、橫向斷裂強度低、承受沖擊載荷能力差。

陶瓷刀具材料可分為三大類：

    ①氧化鋁基陶瓷。通常是在Al2O3基體材料中加人TiC、WC、SiC等成分，經熱壓制成復合陶瓷刀具，其硬度可達93～95HRA，為提高韌性，常添加少量Co、Ni等金屬。

    ②氮化硅基陶瓷。常用的氮化硅基陶瓷為SiN+TiC+Co復合陶瓷，其韌性高于氧化鋁基陶瓷，硬度則與之相當。

    ③氮化硅一氧化鋁復合陶瓷。又稱為賽阿龍(Sialon)陶瓷，硬度可達1800HV，抗彎強度可達1.20GPa，最適合切削高溫合金和鑄鐵。

(3)金屬陶瓷

    主要由陶瓷顆粒、TiC和TiN、粘結劑Ni、Co、Mo等構成。金屬陶瓷的硬度和紅硬性高于硬質合金，低于陶瓷材料；其橫向斷裂強度大于陶瓷材料，小于硬質合金；化學穩(wěn)定性和抗氧化性好，耐剝離磨損，耐氧化和擴散，具有較低的粘結傾向和較高的刀刃強度。

    金屬陶瓷刀具的切削效率和工作壽命高于硬質合金、涂層硬質合金刀具，加工出的工件表面粗糙度��；由于金屬陶瓷與鋼的粘結性較低，因此用金屬陶瓷刀具取代涂層硬質合金刀具加工鋼制工件時，切屑形成較穩(wěn)定，在自動化加工中不易發(fā)生長切屑纏繞現象，零件棱邊基本無毛刺。金屬陶瓷的缺點是抗熱震性較差，易碎裂，因此使用范圍有限。

3．硬質合金刀具

    耐磨性和強韌性不易兼顧，因此使用者只能根據具體加工對象和加工條件在眾多硬質合金牌號中選擇適用的刀具材料，這給硬質合金刀具的選用和管理帶來諸多不便。

    (1)細化晶粒

    通過細化硬質相晶粒度、可使硬質合金刀具材料的強度和耐磨性均得到提高。普通硬質合金晶粒度為3～5μm，細晶粒硬質合金晶粒度為l～1.5μm(微米級)，超細晶粒硬質合金晶粒度可達0.5μm以下(亞微米、納米級)。

    (2)涂層硬質合金

    在韌性較好的硬質合金基體上，通過CVD(化學氣相沉積)、PVD(物理氣相沉積)、HVOF(High Velocity Oxy-Fuel Thermal Spraying)等方法涂覆一層很薄的耐磨金屬化合物，可使基體的強韌性與涂層的耐磨性相結合而提高硬質合金刀具的綜合性能。

    涂層硬質合金刀具具有良好的耐磨性和耐熱性，特別適合高速切削；由于其耐用度高、通用性好，用于小批量、多品種的柔性自動化加工時可有效減少換刀次數，提高加工效率；涂層硬質合金刀具抗月牙洼磨損能力強，刀具刃形和槽形穩(wěn)定，斷屑效果及其它切削性能可靠，有利于加工過程的自動控制；涂層硬質合金刀具的基體經過鈍化、精化處理后尺寸精度較高，可滿足自動化加工對換刀定位精度的要求。

    上述特點決定了涂層硬質合金刀具特別適用于FMS、CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))等自動化加工設備。但是，采用涂層方法仍未能根本解決硬質合金基體材料韌性和抗沖擊性較差的問題。

    (3)表面、整體熱處理和循環(huán)熱處理

對強韌性較好的硬質合金表面進行滲氮、滲硼等處理，可有效提高其表面耐磨性。

    (4)添加稀有金屬，稀土元素

在硬質合金材料中添加TAC等稀有金屬碳化物， 釔等稀土元素，可有效提高材料的韌性和抗彎強度，耐磨性亦有所改善。