Trong quá trình vận hành, dụng cụ cắt phải chịu áp lực cắt, lực ma sát và lực tác động đáng kể, tạo ra nhiệt độ cắt cao. Làm việc trong môi trường có-nhiệt độ, áp suất cao-và ma sát cao-cao này, việc sử dụng vật liệu không phù hợp sẽ khiến dụng cụ bị mòn hoặc hỏng nhanh chóng. Vì vậy, vật liệu dụng cụ phải đáp ứng một số yêu cầu cơ bản.
1. Độ cứng cao và khả năng chống mài mòn tốt
Độ cứng là một đặc tính cơ bản mà vật liệu dụng cụ phải có. Đối với dụng cụ cắt phoi từ phôi, độ cứng của nó phải lớn hơn độ cứng của vật liệu phôi. Độ cứng của lưỡi cắt của dụng cụ dùng để cắt vật liệu kim loại thường trên 60 HRC.
Đối với vật liệu thép công cụ carbon, độ cứng phải trên 62 HRC ở nhiệt độ phòng; thép tốc độ cao-có độ cứng 63-70 HRC; và dụng cụ cacbua xi măng có độ cứng 89-93 HRC.
Khả năng chống mài mòn là khả năng chống mài mòn của vật liệu dụng cụ. Nói chung, độ cứng của vật liệu dụng cụ càng cao thì khả năng chống mài mòn càng tốt. Độ cứng càng cao, số lượng càng lớn, các hạt càng nhỏ và sự phân bố các điểm cứng (như cacbua và nitrit) trong cấu trúc kim loại của vật liệu dụng cụ càng đồng đều thì khả năng chống mài mòn càng tốt. Nó cũng liên quan đến thành phần hóa học, độ bền, cấu trúc vi mô và nhiệt độ của vùng ma sát của vật liệu dụng cụ.
2. Đủ sức mạnh và độ dẻo dai
Để tránh sứt mẻ, gãy khi dụng cụ chịu áp lực cao và va đập, rung thường xảy ra trong quá trình cắt, vật liệu làm dụng cụ phải có đủ độ bền và độ dẻo dai. Nói chung, độ dẻo dai càng cao thì lực cắt có thể chịu được càng lớn.
3. Khả năng chịu nhiệt cao
Khả năng chịu nhiệt là một chỉ số chính về hiệu suất cắt của vật liệu dụng cụ. Nó thường được đo bằng khả năng duy trì độ cứng cao, khả năng chống mài mòn, độ bền và độ dẻo dai ở nhiệt độ cao, còn được gọi là độ cứng nóng.
Độ cứng-ở nhiệt độ cao của vật liệu dụng cụ càng cao thì khả năng chịu nhiệt càng tốt, khả năng chống biến dạng dẻo và mài mòn ở nhiệt độ cao càng cao và tốc độ cắt cho phép càng cao.
Ngoài độ cứng ở nhiệt độ-cao, vật liệu làm dụng cụ cũng phải có khả năng chống lại quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao cũng như khả năng chống bám dính và khuếch tán tốt. Đặc tính này được gọi là tính ổn định hóa học.
4. Tính chất vật lý nhiệt tốt và khả năng chống sốc nhiệt
Độ dẫn nhiệt của vật liệu dụng cụ càng tốt thì nhiệt cắt càng dễ dẫn ra khỏi vùng cắt, do đó làm giảm nhiệt độ của bộ phận cắt của vật liệu dụng cụ và giảm mài mòn dụng cụ.
Độ dẫn nhiệt lớn hơn có nghĩa là nhiệt được dẫn đi dễ dàng hơn, do đó làm giảm độ dốc nhiệt độ trên bề mặt dụng cụ; hệ số giãn nở nhiệt nhỏ có thể làm giảm biến dạng nhiệt; và một mô đun đàn hồi nhỏ có thể làm giảm biên độ ứng suất xen kẽ do giãn nở nhiệt.
Vật liệu dụng cụ có khả năng chống sốc nhiệt tốt có thể được sử dụng với chất lỏng cắt trong quá trình gia công.
5. Khả năng xử lý tốt
Dụng cụ không chỉ phải có hiệu suất cắt tốt mà còn phải dễ chế tạo. Điều này đòi hỏi vật liệu làm dụng cụ phải có khả năng xử lý tốt, chẳng hạn như hiệu suất rèn, hiệu suất xử lý nhiệt, hiệu suất hàn, hiệu suất mài và biến dạng dẻo ở nhiệt độ cao.
6. Hiệu quả kinh tế
Hiệu quả kinh tế là một trong những chỉ số quan trọng của vật liệu dụng cụ. Việc phát triển vật liệu công cụ cần được kết hợp với tình hình tài nguyên thực tế của đất nước, nơi có tầm quan trọng đáng kể về kinh tế và chiến lược.
Mặc dù một số công cụ rất đắt tiền trên mỗi đơn vị, nhưng giá thành trên mỗi bộ phận của chúng không nhất thiết phải cao vì tuổi thọ sử dụng lâu dài của chúng. Vì vậy, hiệu quả kinh tế cần được xem xét khi lựa chọn công cụ. Hơn nữa, trong các hệ thống gia công tiên tiến, các dụng cụ được yêu cầu phải có hiệu suất cắt ổn định và đáng tin cậy, với mức độ dự đoán nhất định và độ tin cậy cao.