Under drift blir skjæreverktøy utsatt for betydelig skjæretrykk, friksjon og slagkrefter, noe som genererer høye skjæretemperaturer. Arbeid i dette miljøet med høy-temperatur, høyt-trykk og høy-friksjon, og bruk av upassende materialer vil føre til at verktøyet slites ut eller går i stykker raskt. Derfor bør verktøymaterialer oppfylle flere grunnleggende krav.
1. Høy hardhet og god slitestyrke
Hardhet er en grunnleggende egenskap som verktøymaterialer bør ha. For at et verktøy skal kutte spon fra et arbeidsstykke, må dets hardhet være større enn hardheten til arbeidsstykkematerialet. Hardheten til skjærekanten til verktøy som brukes til å kutte metallmaterialer er generelt over 60 HRC.
For karbonverktøystålmaterialer bør hardheten være over 62 HRC ved romtemperatur; høyhastighetsstål har en hardhet på 63-70 HRC; og hardmetallverktøy har en hardhet på 89-93 HRC.
Slitasjemotstand er evnen til et verktøymateriale til å motstå slitasje. Generelt, jo høyere hardhet verktøymaterialet har, desto bedre slitestyrke. Jo høyere hardhet, jo større antall, jo mindre partiklene, og jo jevnere fordelingen av harde punkter (som karbider og nitrider) i den metallografiske strukturen til verktøymaterialet, jo bedre slitestyrke. Det er også relatert til den kjemiske sammensetningen, styrken, mikrostrukturen og temperaturen til friksjonssonen til verktøymaterialet.
2. Tilstrekkelig styrke og seighet
For å forhindre flising og brudd når verktøyet utsettes for høyt trykk og støt og vibrasjoner som vanligvis oppstår under skjæring, må verktøymaterialet ha tilstrekkelig styrke og seighet. Generelt, jo høyere seighet, desto større skjærekraft tåler den.
3. Høy varmebestandighet
Varmebestandighet er en viktig indikator på skjæreytelsen til verktøymaterialer. Det måles vanligvis ved evnen til å opprettholde høy hardhet, slitestyrke, styrke og seighet ved høye temperaturer, også kjent som varm hardhet.
Jo høyere høy-temperaturhardhet verktøymaterialet har, jo bedre varmebestandighet, jo sterkere motstand mot plastisk deformasjon og slitasje ved høye temperaturer, og jo høyere tillatt skjærehastighet.
I tillegg til høy-temperaturhardhet, bør verktøymaterialer også ha evnen til å motstå oksidasjon ved høye temperaturer og god motstand mot vedheft og diffusjon. Denne egenskapen kalles kjemisk stabilitet.
4. Gode termofysiske egenskaper og termisk sjokkmotstand
Jo bedre termisk ledningsevne verktøymaterialet har, desto lettere er det for skjærevarme å ledes bort fra skjæresonen, og reduserer dermed temperaturen på skjæredelen av verktøymaterialet og reduserer verktøyslitasje.
En større varmeledningsevne gjør at varmen lettere ledes bort, og dermed reduseres temperaturgradienten på verktøyets overflate; en liten termisk ekspansjonskoeffisient kan redusere termisk deformasjon; og en liten elastisitetsmodul kan redusere amplituden til vekslende spenning forårsaket av termisk ekspansjon.
Verktøymaterialer med god termisk støtmotstand kan brukes sammen med skjærevæsker under bearbeiding.
5. God bearbeidbarhet
Verktøy skal ikke bare ha god kutteytelse, men også være enkelt å produsere. Dette krever at verktøymaterialet har god bearbeidbarhet, slik som smiingsytelse, varmebehandlingsytelse, sveiseytelse, slipeytelse og høy-plastisk deformasjon.
6. Økonomisk effektivitet
Økonomisk effektivitet er en av de viktige indikatorene for verktøymaterialer. Utviklingen av verktøymaterialer bør kombineres med den faktiske ressurssituasjonen i landet, som har betydelig økonomisk og strategisk betydning.
Selv om noen verktøy er svært dyre per enhet, er kostnadene per del ikke nødvendigvis høye på grunn av deres lange levetid. Derfor bør økonomisk effektivitet vurderes når du velger verktøy. I avanserte maskineringssystemer kreves det dessuten at verktøy har stabil og pålitelig kutteytelse, med en viss grad av forutsigbarhet og høy pålitelighet.