Under drift udsættes skæreværktøjer for betydeligt skæretryk, friktion og stødkræfter, hvilket genererer høje skæretemperaturer. Arbejde i dette miljø med høje-temperaturer, høje-tryk og høje-friktioner, og brug af upassende materialer, vil få værktøjet til at blive slidt eller hurtigt knækker. Derfor bør værktøjsmaterialer opfylde flere grundlæggende krav.
1. Høj hårdhed og god slidstyrke
Hårdhed er en grundlæggende egenskab, som værktøjsmaterialer bør have. For at et værktøj kan skære spåner fra et emne, skal dets hårdhed være større end hårdheden af emnematerialet. Hårdheden af skærkanten af værktøjer, der bruges til at skære metalmaterialer, er generelt over 60 HRC.
For kulstofværktøjsstålmaterialer skal hårdheden være over 62 HRC ved stuetemperatur; høj-stål har en hårdhed på 63-70 HRC; og hårdmetalværktøjer har en hårdhed på 89-93 HRC.
Slidstyrke er et værktøjsmateriales evne til at modstå slid. Generelt gælder det, at jo højere hårdhed værktøjsmaterialet er, jo bedre er slidstyrken. Jo højere hårdhed, jo større antal, jo mindre partikler, og jo mere ensartet fordeling af hårde punkter (såsom carbider og nitrider) i den metallografiske struktur af værktøjsmaterialet, jo bedre er slidstyrken. Det er også relateret til den kemiske sammensætning, styrke, mikrostruktur og temperatur af værktøjsmaterialets friktionszone.
2. Tilstrækkelig styrke og sejhed
For at forhindre skår og brud, når værktøjet udsættes for højt tryk og de stød og vibrationer, der normalt opstår under skæring, skal værktøjsmaterialet have tilstrækkelig styrke og sejhed. Generelt gælder det, at jo højere sejhed, jo større skærekraft kan den modstå.
3. Høj varmebestandighed
Varmebestandighed er en vigtig indikator for skæreydelsen af værktøjsmaterialer. Det måles normalt ved evnen til at opretholde høj hårdhed, slidstyrke, styrke og sejhed ved høje temperaturer, også kendt som varm hårdhed.
Jo højere hårdhed ved høj-temperatur værktøjsmaterialet er, jo bedre varmebestandighed, jo stærkere modstand mod plastisk deformation og slid ved høje temperaturer, og jo højere er den tilladte skærehastighed.
Ud over høj-temperaturhårdhed bør værktøjsmaterialer også have evnen til at modstå oxidation ved høje temperaturer og god modstandsdygtighed over for vedhæftning og diffusion. Denne egenskab kaldes kemisk stabilitet.
4. Gode termofysiske egenskaber og modstandsdygtighed over for termisk stød
Jo bedre termisk ledningsevne af værktøjsmaterialet er, jo lettere er det for skærevarme at blive ledt væk fra skærezonen, hvilket reducerer temperaturen på skæredelen af værktøjsmaterialet og reducerer værktøjsslid.
En større varmeledningsevne betyder, at varmen lettere ledes væk, og dermed reduceres temperaturgradienten på værktøjets overflade; en lille termisk udvidelseskoefficient kan reducere termisk deformation; og et lille elasticitetsmodul kan reducere amplituden af vekslende spænding forårsaget af termisk ekspansion.
Værktøjsmaterialer med god termisk stødmodstand kan bruges sammen med skærevæsker under bearbejdning.
5. God bearbejdelighed
Værktøjer skal ikke kun have en god skæreydelse, men også være let at fremstille. Dette kræver, at værktøjsmaterialet har god bearbejdelighed, såsom smedningsydelse, varmebehandlingsydelse, svejseydelse, slibeydelse og plastisk deformation ved-høj temperatur.
6. Økonomisk effektivitet
Økonomisk effektivitet er en af de vigtige indikatorer for værktøjsmaterialer. Udviklingen af værktøjsmaterialer bør kombineres med landets faktiske ressourcesituation, som har betydelig økonomisk og strategisk betydning.
Selvom nogle værktøjer er meget dyre pr. enhed, er deres omkostninger pr. del ikke nødvendigvis høje på grund af deres lange levetid. Derfor bør økonomisk effektivitet overvejes, når du vælger værktøjer. Ydermere kræves det i avancerede bearbejdningssystemer, at værktøjer har stabil og pålidelig skæreydelse, med en vis grad af forudsigelighed og høj pålidelighed.