在切削過程中，刀具擔負著切除工件上多餘金屬以形成已加工表面的任務。刀具的切削效能好壞，取決於刀具切削部分的材料、幾何引數以及結構的合理性等。刀具材料對刀具壽命、加工生產效率、加工質量以及加工成本都有很大影響，因此必須合理選擇。
一、刀具材料應具備的效能刀具在切削時要承受高溫、高壓、強烈的摩擦、衝擊和振動，因此刀具材料必須具備以下效能：
1．高的硬度和耐磨性刀具應具備高的硬度和耐磨性。一般刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。其常溫硬度一般要求大於60hrc。
2．足夠的強度和韌性為承受切削負荷、振動和衝擊，刀具材料必須具備足夠的強度和韌性。
3．高的熱穩定性刀具在高溫下工作，要求刀具材料具備高的熱穩定性，也稱高的耐熱性。即刀具材料在高溫下硬度、耐磨性、強度和韌性變化很小，仍能保持正常切削。
4．良好的物理特性即刀具材料具備良好的導熱性、大的熱容量以及優良的熱衝擊效能。
5．良好的工藝性即刀具材料應具備良好的鍛造性、機械加工性和熱處理性。
除此之外，要求刀具材料經濟性要好。
二、常用刀具材料的效能及選用常用刀具材料的種類和特性刀具材料種類很多，常用的有工具鋼（包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼）、硬質合金、陶瓷、金剛石（天然和人造）和立方氮化硼等。碳素工具鋼和合金工具鋼，因其耐熱性很差，目前僅用於手工工具。下面對高速鋼、硬質合金、陶瓷及其它超硬刀具材料進行介紹。
1）高速鋼高速鋼是一種加入了較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。高速鋼有很高的強度，抗彎強度為一般硬質合金的2～3倍；韌性也高，比硬質合金高幾十倍。高速鋼的硬度在63hrc以上，且有較好的耐熱性，在切削溫度達到500650°c時，尚能進行切削。
高速鋼可加工性好，熱處理變形較小，目前常用於製造各種複雜刀具（如鑽頭、絲錐、拉刀、成型刀具、齒輪刀具等）。高速鋼刀具可以加工從有色金屬到高溫合金的各種材料。
表1-2列出了幾種常用高速鋼的牌號及其主要用途，可供選擇時參考。
2）硬質合金硬質合金是用高硬度、高熔點的金屬碳化物（如wc、tic、tac、nbc等）粉末和金屬粘結劑（如co、ni、mo等）經高壓成型後，再在高溫下燒結而成的粉末冶金製品。硬質合金中的金屬碳化物熔點高、硬度高、化學穩定性與熱穩定性好，因此，硬質合金的硬度、耐磨性、耐熱性都很高，允許的切削速度遠高於高速鋼，加工效率高且能切削諸如淬火鋼等硬材料。硬質合金的不足是與高速鋼相比，其抗彎強度較低、脆性較大，抗振動和衝擊效能也較差。
硬質合金因其切削效能優良而被廣泛用來製作各種刀具。在我國，絕大多數車刀、端銑刀和深孔鑽都採用硬質合金製造，目前，在一些較複雜的刀具上，如立銑刀、孔加工刀具等也開始應用硬質合金製造。我國常用的硬質合金牌號及其應用範圍見表1-3。
3）陶瓷和超硬刀具材料陶瓷材料比硬質合金具有更高的硬度（91～95hra）和耐熱性，在1200℃的溫度下仍能切削，耐磨性和化學惰性好，摩擦係數小，抗粘結和擴散磨損能力強，因而能以更高的速度切削，並可切削難加工的高硬度材料。主要缺點是性脆、抗衝擊韌性差，抗彎強度低。
超硬刀具材料包括天然金剛石、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼三種。金剛石刀具主要用於加工高精度及粗糙度很低的非鐵金屬、耐磨材料和塑料，如鋁及鋁合金、黃銅、預燒結的硬質合金和陶瓷、石墨、玻璃纖維、橡膠及塑料等。立方氮化硼主要用於加工淬硬鋼、噴塗材料、冷硬鑄鐵和耐熱合金等。
由於陶瓷、金剛石和立方氮化硼等材料韌性差、硬度高，因此要求使用這類刀具的工具機剛性好、速度高、功率足夠、主軸偏擺小，並且要求工具機-夾具-工件-刀具系統的剛性好。只有這樣才能充分發揮這些先進刀具材料的作用，取得良好的使用效果。
三、其他刀具材料1．陶瓷目前使用的陶瓷刀具材料有兩種：al2o3基陶瓷和si3n4陶瓷。
（1)al2o3基陶瓷這種陶瓷硬度比硬質合金高，耐熱性好、摩擦係數小，化學穩定性好。陶瓷刀具可以加工鋼和鑄鐵以及高硬度合金。由於其抗彎強度低和衝擊韌性較差，通常用於精加工和半精加工。
（2)si3n4基陶瓷其強度高、韌性好、特別是抗熱衝擊性大大優於al2o3基陶瓷。因此可以加工鑄鐵及鎳基合金。
2．金剛石金剛石是目前發現的最硬的一種物質。它摩擦係數小、導熱性好、耐磨性高，所以切削時不易產生積屑瘤和鱗刺，加工表面***，刀具耐用度高。
目前金剛石刀具有三種：單晶、聚晶整體和金剛石復合刀片。它能夠加工硬質合金、陶瓷、高矽鋁合金及耐磨塑料等。
但一般不易加工鐵族金屬，因為金剛石的c元素與鐵原子有很強的化學親和作用，使之轉化為石墨，失去切削效能。金剛石熱穩定性差，在700-800℃以上硬度下降很大，無法切削。目前金剛石刀具多用於有色金屬及非金屬（如耐磨塑料、石材）的加工，也用於製造磨具和磨料。
3．立方氮化硼它是硬度僅次於金剛石的物質，與金剛石相比，化學惰性很大，熱穩定性高，耐磨性高。立方氮化硼刀具能以硬質合金刀具加工普通鋼和鑄鐵的切削速度切削淬硬鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金、加工精度為it5，表面粗糙度ra0.05μm。
但立方氮化硼與水起反應，故一般不用切削液或用不含水的切削液。
目前立方氮化硼用於磨具和磨料，做成刀具有整體聚晶刀具和立方氮化硼k硬質合金復合刀具。
由於社會發展的需要和科學技術的進步，以至在切削加工領域中，工件的情況經常發生新的變化，例如，工件材料的機械力學效能以及工件加工精度的要求不斷提高，工件結構、形狀的複雜化和多樣化，產品品種和批量的多元化等等。面對工件方面的新情況，對刀具提出更新更高的要求。同時，為了獲取高效益，不斷提高切削加工生產率，也經常地促進高效能刀具的開發。
而高效能的、適應工件新情況的刀具，常常與材料的發展相關聯。隨著科學技術的發展，新刀具材料誕生後，刀具效能就躍上新台階，可以適應工件的新情況，或提高切削速度，獲得較高的生產率。因此，刀具與被加工工件存在相互促進、交替發展的關係。
在切削加工發展過程中，刀具材料始終是最積極的因素。
19世紀末，出現了高速鋼，其切削效能和加工效率比過去的碳素工具鋼、合金工具鋼有了很大提高。用高速鋼刀具加工當時常用的碳素結構鋼和合金結構鋼，可以勝任。但在進入20世紀後，特別是第二次世界大戰以來，各種新的工程結構材料相繼出現，其機械力學效能和加工難度不斷提高，加工批量日益加大，用高速鋼刀具則加工效率太低，刀具使用壽命過短。
於是20世紀30年代出現了硬質合金，其切削效率可比高速鋼提高4～10倍，可以切削高速鋼所不能加工的材料。20世紀中葉以後，為適應更難加工材料的要求，又出現了復合陶瓷及金剛石、cbn超硬刀具材料；高速鋼與硬質合金則發展了許多新品種，其效能比原來有了大幅度提高。可以說，20世紀是刀具材料大發展的歷史時期，各種新品種、新牌號的刀具材料不斷湧現。
迄今，常用的切削速度和加工效率比一百年前提高了100倍以上。當前，各種刀具材料的應用，以高速鋼和硬質合金為最多；陶瓷約為1％一3％；超硬材料尚只在小範圍內使用。
cvd和pvd塗層刀具在近20年內有了很大的發展。
預計，在21世紀，硬質合金的使用範圍將進一步擴大，成為用量最大的刀具材料；高速鋼仍將占有一定的陣地；硬質合金和高速鋼的品種和效能將進一步發展。由於資源、**和效能上的優勢，陶瓷材料的應用將迅速擴充套件；金剛石和cbn超硬材料的應用將進一步擴大；新刀具材料的研製週期會越來越短，新品種、新牌號的推出將越來越快。在新刀具材料發展中，硬度、耐磨性與強度、韌性難以兼顧仍是主要矛盾。
有可能在本世紀中，研製出人們所希望的既具有高速鋼、硬質合金的強度和韌性，又具有超硬材料的硬度和耐磨性的新刀具材料。各種塗層刀具和超硬材料的復合片都能在一定程度上克服上述矛盾，故極有發展前景。可轉位刀具結構的推廣使用和整合製造系統加工中心、fms、cims的問世，將對刀具材料提出更高的要求。
每一種刀具材料的效能都不可避免地有侷限性，只能在一定範圍內適用。而刀具材料與工件效能上的匹配更是至關重要。在未來，刀具材料將接受工件一方更嚴峻的挑戰，其新品格新牌號的出現、各自所佔比重的變化以及它們相互補充和相互競爭的局面，將成為未來刀具材料發展的特點。
常用刀具材料及其特性
優點 碳素工具鋼生產成本較低，原材料 方便 易於冷 熱加工，在熱處理後可獲得相當高的硬度 在工作受熱不高的情況下，耐磨性也較好。缺點 淬透性差，需要用水 鹽水或鹼水淬火，畸變和開裂傾向性大，耐磨性和熱強度都很低。常用牌號 t7 t8 t8mn t10 t11 t12。應用 碳含量較低的t7鋼具有良好...
常用焊接材料選用表
一 一般情況下的焊材選用 表1 續表1 續表1 續表1 注 1 焊接 二 三類容器承壓焊縫時，必須選用結427焊條。2 對於16mnr 15mnvr鋼，在下列情況之一者，必須選用j507焊條 a 產品工作壓力 pg 16kg cm2的容器承壓焊縫 b 產品工作溫度 t 20 的容器承壓焊縫 c 盛裝...
常用相似材料及其性質
相似材料除了應具有穩定的符合相似關係的物理力學性質之外，還應滿足加工方便 實惠等要求。目前國內常用的地質力學模型採用過的相似材料有 重晶石粉，膨潤土，石蠟油，石膏，石英砂等。重晶石粉 重晶石化學式為baso4，晶體屬正交 斜方 晶系的硫酸鹽礦物。常呈厚板狀或柱狀晶體，多為緻密塊狀或板狀 粒狀集合體。...