Os materiais usados em ferramentas de corte devem possuir dureza e resistência ao desgaste em altas-temperaturas, resistência à flexão necessária, resistência ao impacto e inércia química, boa usinabilidade (corte, forjamento e tratamento térmico) e ser resistentes à deformação.
Geralmente, a alta dureza do material está correlacionada com alta resistência ao desgaste; alta resistência à flexão também se correlaciona com alta tenacidade ao impacto. No entanto, quanto maior a dureza do material, menor será a sua resistência à flexão e ao impacto. O aço rápido-, devido à sua alta resistência à flexão, resistência ao impacto e boa usinabilidade, continua sendo o material de ferramenta de corte mais utilizado, seguido pelo metal duro.
O desempenho dos materiais das ferramentas de corte gira principalmente em torno de um equilíbrio entre três características principais: resistência ao desgaste, tenacidade (resistência ao lascamento) e dureza a altas-temperaturas (a propriedade de manter a dureza e a estabilidade química em altas temperaturas). O aço rápido-tem alta tenacidade, mas baixa dureza, enquanto o PCD tem alta dureza, mas baixa tenacidade. O metal duro (supercarboneto) atinge um bom equilíbrio entre dureza e tenacidade e apresenta alta tolerância a altas temperaturas de corte, ganhando assim ampla aplicação. O conteúdo de vanádio (V) afeta a resistência ao desgaste, o conteúdo de molibdênio (Mo) afeta a tenacidade e a adição de cobalto (Co) ajuda a melhorar a dureza em altas-temperaturas. O nitreto cúbico de boro policristalino é adequado para cortar aço endurecido de alta-dureza e ferro fundido duro, etc.; o diamante policristalino é adequado para cortar metais não ferrosos, ligas, plásticos e fibra de vidro, etc.; aço para ferramentas de carbono e aço para ferramentas de liga são usados apenas como ferramentas, como limas, matrizes e machos. O diamante policristalino (PCD) e o nitreto cúbico de boro policristalino (PCBN) são coletivamente chamados de materiais de ferramentas superduros. Possuem dureza extremamente alta, resistência ao desgaste, excelente estabilidade térmica e boa condutividade térmica. O PCD é bom para usinar metais não-ferrosos e materiais não{15}}metálicos, enquanto o PCBN é usado especificamente para usinar materiais metálicos ferrosos de alta-dureza. Com essas propriedades, as ferramentas superduras são amplamente utilizadas em alta-velocidade, corte a seco e materiais difíceis-de{20}}usinar. O seu nível de investigação e desenvolvimento e de industrialização tornou-se um dos principais indicadores para medir a força global da indústria transformadora. As pastilhas intercambiáveis de metal duro foram revestidas com carboneto de titânio, nitreto de titânio, camadas duras de alumina ou camadas duras compostas por deposição química de vapor. O método de deposição física de vapor em desenvolvimento pode ser usado não apenas para ferramentas de metal duro, mas também para ferramentas de aço rápido, como brocas, fresas, machos e fresas de topo. Os revestimentos duros atuam como barreiras para impedir a difusão química e a condução de calor, o que diminui a taxa de desgaste das ferramentas durante o corte. A vida útil das pastilhas revestidas é cerca de 1 a 3 vezes maior que a das pastilhas não revestidas. A tecnologia de revestimento tornou-se uma das três tecnologias principais que constituem as ferramentas de corte modernas. Revestimentos compostos multi-componentes, como TiAlN, TiAlCN e CrSiN, bem como revestimentos multi-camadas, que surgiram da liga multi-elementar de materiais de filme e da diversificação de combinações de processos de revestimento, permitiram que as ferramentas obtivessem boas propriedades abrangentes, como alta resistência ao desgaste, baixo atrito, boa estabilidade térmica e forte resistência à oxidação. A microestrutura de nano-componentes e nano{36}}revestimentos de filmes finos forneceu novas soluções para o corte de materiais-difíceis de-usinar. Revestimentos de diamante e revestimentos de carbono-como diamante (DLC) alcançaram bons resultados na usinagem de peças de grafite e materiais-não metálicos reforçados com fibra e materiais de ligas não-ferrosas. Devido ao uso crescente de materiais-de{46}}difíceis de usinar em peças que operam sob alta temperatura, alta pressão, alta velocidade e meios fluidos corrosivos, o nível de automação dos processos de corte e os requisitos de precisão de usinagem estão se tornando cada vez mais rigorosos. Para se adaptar a esta situação, a direção de desenvolvimento de ferramentas de corte se concentrará no desenvolvimento e aplicação de novos materiais para ferramentas; desenvolver ainda mais a tecnologia de revestimento por deposição de vapor para ferramentas para depositar revestimentos com maior dureza em substratos de alta-tenacidade e alta{49}}resistência, resolvendo melhor a contradição entre a dureza e a resistência dos materiais das ferramentas; continuar a desenvolver a estrutura das ferramentas indexáveis; melhorando a precisão de fabricação de ferramentas, reduzindo variações de qualidade do produto e otimizando o uso de ferramentas.
Os materiais da ferramenta podem ser amplamente categorizados da seguinte forma: aço rápido-, metal duro, cermet, cerâmica, nitreto cúbico de boro policristalino e diamante policristalino.
