Основными требованиями к инструментальным материалам являются высокая твердость и теплостойкость, т.е. способность сохранять высокую твердость до высоких температур, развивающихся в зоне резания.
Для изготовления режущих инструментов применяют следующие группы материалов:
-инструментальные углеродистые и низколегированные стали;
- быстрорежущие стали;
-твердые спечённые сплавы;
- минералокерамика;
- синтетические алмазы;
- материалы на основе кубического нитрида бора (композиты).
Углеродистые и низколегированные стали применяются для изготовления ручного режущего инструмента, работающего со скоростями резания 3…5 м/мин.
Из быстрорежущих сталей изготавливают высокопроизводительный инструмент, работающий со скоростью резания от 20 м/мин (Р9, Р12, Р18, Р6М5) до 100 м/мин (порошковые с мелкой и особо мелкой структурой Р6М5К5-М и Р6М5К5-ОМ). Для труднообрабатываемых материалов применяют инструмент из быстрорежущих сталей с интерметаллидным упрочнением марок В11М7К33, В4М12К23. Стойкость этих сталей при точении титановых сплавов в 20-35 раз выше чем у сталь Р18, а при точении аустенитных нержавеющих сталей в 8-15 раз.
Твердые спеченные сплавы на основе тонкодисперсных карбидов W, Ti, Ta позволяют развивать скорость резания до 100…150 м/мин.
Вольфрамовые твердые сплавы ВК3, ВК3-М, ВК10-ОМ и др. используют для обработки чугуна, цветных сплавов, других труднообрабатываемых материалов с относительно небольшими скоростями резания.
Вольфрамо-титановые и вольфрамо-титано-танталовые сплавы Т30К4, ТТ7К12 и др. используют при черновой обработке стали с высокими скоростями.
Безвольфрамовые твердые сплавы состоят из карбидов титана (ТН20) и карбонитридов титана (КНТ-16) со связкой из никеля или молибдена. Эти сплавы рекомендуются для чистовой обработки чугуна,
Минералокерамика оксидная, оксидно-карбидная и керметы – инструментальный материал на основе оксида алюминия обладает большей, чем у твердых сплавов твердостью и теплостойкостью, но более хрупкий. Она применяется для чистовой обработки деталей из чугуна, закаленной стали и неметаллических материалов со скоростями до 200м/мин.
Оксидная (белая) керамика (ВО-13, ВШ-75) полностью состоит из оксида алюминия. Применяется для обработки материалов с твердостью до 400НВ.
В состав оксидно-карбидной керамики (ВОК-60, ВОК-75) наряду с окисью алюминия входят карбиды Cr, Ti, W и Mo, применяются для обработки закаленных и нержавеющих сталей, а также отбеленных чугунов.
Керметы (В-3, В-4) состоят из оксида алюминия в металлической (Fe, Ni, Ti, Zr, Cr или Mo) связке и применяются для чистовой обработки высокопрочных хромоникельмолибденовых сталей с твердостью 50…55HRC при сорости резания 110…200м/мин.
Для чистовой обработки металлов применяют синтетические алмазы (баллас и карбонадо) и материалы на основе кубического нитрида бора (композиты). Алмаз обладает наибольшей из всех известных материалов твердостью, малыми коэффициентами линейного расширения и трения, но он хрупок. Кроме того при 750 °С алмаз растворяется в железе, что препятствует его применению при обработке сплавов, содержащих железо. Балласы марки АБС применяются для обработки деталей из стеклопластика со скоростями резания 350...450 м/мин. Карбонадо марки АСПК применяется для обработки алюминиевых и медных сплавов. Композиты — синтетический инертный к железу материал не уступает по твердости алмазу и превосходит его по температуростойкости. Выпускаются следующие марки: композит 01 (эльбор-Р); композит 02 (белбор); композит 05 и 5И (исмит); композит 09 (ПТНБ-ИК); композит 10 (гексагонит-Р). Основная область применения композитов: чистовое и тонкое точения и фрезерование, со скоростями резания 60... 120 м/мин для закаленных сталей; 400... 1 200 м/мин для серых и высокопрочных чугунов; 8... 12 м/мин для твердых сплавов группы ВК.