Під час обробки різанням використовують різні види різальних інструментів, робоча частина яких виконується з інструментальних матеріалів, до яких висувають певні вимоги. Насамперед , вони повинні мати твердість, що перевищує твердість оброблюваного матеріалу, і разом з тим достатню ударну в'язкість, оскільки на інструмент діють великі сили, що найчастіше мають пульсуючий характер. Крім того, різальні елементи інструмента часто піддаються деформації згину.
Велике значення має теплопровідність інструментального матеріалу. Чим вона нижча, тим гірше відводиться тепло і тим вища температура інструмента в процесі різання. Теплопровідність тим вища, ніж більший вміст в інструментальному матеріалі компонентів з максимальною теплопровідністю. Теплостійкість, як і теплопровідність, залежить від хімічного складу і структури інструментального матеріалу. Під теплостійкістю матеріалу розуміють його здатність зберігати свої фізико-механічні властивості, зокрема твердість при високій температурі.
У процесі різання на інструмент діють сили різання, що досягають великих значень. Щоб не зруйнувалася робоча частина, інструментальні матеріали повинні бути досить міцними і зносостійкими.
Основними інструментальними матеріалами є: швидкорізальні сталі, тверді сплави, мінералокераміка, синтетичні надтверді матеріали.
Швидкорізальна сталь - це високолегована теплостійка сталь, широко застосовувана для виготовлення різальних інструментів, що працюють в умовах значного силового навантаження і розігріву різальних кромок. Її теплостійкість складає 600 - 6500С в сполученні з високою твердістю (HRC = =64...70) і зносостійкістю.
Тверді сплави одержують методом порошкової металургії. Їх основу складають порошки карбідів тугоплавких металів, зв'язані з металами залізної групи. Карбід - хімічна сполука металу з вуглецем. Для виробництва інструментів використовують карбіди вольфраму, титана і танталу, а як зв'язку - кобальт. Після спікання одержують стандартні пластинки, що закріплюються на тримачі інструмента. Тверді сплави мають високу твердість (87...91 HRА), теплостійкість (950 ...1200 0С), опір зношуванню. Застосування інструментів із твердих сплавів дозволяє підвищити швидкість різання в 2 - 2,5 рази в порівнянні зі швидкорізальними.
Мінералокераміку виробляють переважно з корунду - мінералу кристалічної будови, що складається з оксиду алюмінію Al2O3. Одержують корунд із глинозему в електропечах, тому його прийнято називати електрокорундом. З електрокорунду, додаючи до нього скло як зв'язувальну речовину, виготовляють стандартні мінералокерамічні різальні пластинки. Процес виготовлення відбувається шляхом пресування під великим тиском з подальшою термічною обробкою. Твердість мінералокераміки HRA =90 - 93, теплостійкість 15000С. Істотним недоліком мінералокерамічних пластинок є їх низька механічна міцність і ламкість, тому інструмент із неї застосовують тільки для тонкої остаточної обробки.
Надтверді синтетичні матеріали виробляють на основі кубічного нітриду бора й алмаза. Кубічний нітрид бора (КНБ, бор-азот) - це штучний інструментальний мінерал темного кольору, що не має природного аналога. За твердістю він перевершує мінералокераміку й поступається лише алмазу. Матеріал на основі КНБ для виробництва лезового інструмента одержав назву композит з номерами 01, 02, 03, 05 і т.д. Теплостійкість інструментів з композита від 10000С до 15000С. Їм оснащують деякі види інструментів, використовуваних для обробки сталей високої твердості. Із синтетичних алмазів (АС) виготовляють вставки до металорізальних інструментів. Характеристики міцності алмазних вставок дозволяють їм успішно витримувати значні безударні навантаження під час обробки різанням. За твердістю синтетичні алмази незначно поступаються природним. Їх теплостійкість порівняно низька – до 6500С. Використовуються для обробки кристалів, кераміки, твердих сплавів, пластмас. Великі швидкості різання (1000 - 1200 м/хв) забезпечують високу продуктивність.
Крім перерахованих вище матеріалів у деяких випадках для виробництва інструментів знаходить застосування вуглецева інструментальна сталь. З неї виготовлялись інструменти від появи металообробки і до першого десятиліття XX в. Після термічної обробки різальна частина має твердість HRС = 62...63. Висока твердість цих сталей зберігається тільки до температури 220 0С, вище якої інструмент швидко втрачає свої різальні властивості. Тому обробляти можна зі швидкостями не більшими 20...25 м/хв, у зв’язку із чим процес різання є малопродуктивним. В даний час з вуглецевих інструментальних сталей виготовляють ручний різальний інструмент: мітчики, розвертки, свердла для ручних дрилів і т.п.