隨著全球機加工水平不斷進步，刀具生產(chǎn)制造技術也逐步發(fā)展，從刀具材料方面來講，近代金屬切削刀具材料從碳素工具鋼、高速鋼發(fā)展到今日硬質合金、立方氮化硼等超硬刀具材料，使切削速度從每分鐘幾米飚升到千米乃至萬米。
隨著數(shù)控機床難加工材料不斷發(fā)展，刀具實有難以招架之勢。要實現(xiàn)高速切削、干切削、硬切削必須有好刀具材料。影響金屬切削發(fā)展諸多因素，刀具材料起著決定性作用。
高速鋼
高速鋼自1900年面世至2000年，盡管各種超硬材料不斷涌現(xiàn)，但始終未能動搖其切削刀具霸主地位，2000年以后硬質合金已成為高速鋼“天敵”,正持續(xù)不斷地侵蝕著高速鋼刀具市場份額，但對于某些如螺紋刀具、拉削刀具等對韌性要求較高刀具，高速鋼仍可與硬質合金“分庭抗禮”,甚至占明顯優(yōu)勢。
據(jù)有關方面統(tǒng)計分析，2004年我國生產(chǎn)高速鋼7.8萬噸，幾乎占全球產(chǎn)量50%,生產(chǎn)了約25億件刀具，其近20億件低檔出口。2005年全國高速鋼產(chǎn)量8.3萬噸，其低合金高速鋼（鎢當量6%~12%）占40%左右，刀具生產(chǎn)、銷售情況2004年差不多。從整體形勢分析，目前最突出矛盾低檔產(chǎn)品惡性膨脹，而高檔產(chǎn)品嚴重短缺，或者說高端失守、低端混戰(zhàn)，倘任其自由發(fā)展，高速鋼刀具切削領域地位只會越來越低，甚至退出，將市場拱手讓給外國佬。
人們習慣上將高速鋼分為四大類：
1）通用高速鋼（HSS）
以W18Cr4V為代表HSS曾輝煌過一個世紀，為我國刀具行業(yè)做出過杰出歷史性貢獻，但由于還存不少弊端，現(xiàn)已逐步淡出市場；M2鋼市場份額已由上世紀90年代60%~70%下降到目前20%~30%;9341我國自行研制HSS,市場份額占20%左右，W7、M7等其他HSS產(chǎn)量比較低。HSS已占高速鋼總量60%以上。由于HSS強韌性較高耐磨性、紅硬性等優(yōu)異性能，絲錐、拉刀等刀具領域，還會牢牢守住一塊地盤，不過陣地逐年減少。
2）高性能高速鋼（HSS-E）
HSS-E指HSS成分基礎上加入Co、Al等合金元素，并適當增加含碳量，以提高耐熱性、耐磨性鋼種。這類鋼紅硬性比較高，經(jīng)625℃×4h后硬度仍保持60HRC以上，刀具耐用度為HSS刀具1.5~3倍。
以M35、M42為代表HSS-E產(chǎn)量逐年增加，501我國自產(chǎn)高性能高速鋼，成形銑刀、立銑刀等方面應用十分普遍，復雜刀具方面應用也比較成功。由于數(shù)控機床、加工心、高難加工材料發(fā)展迅速，HSS-E刀具材料亦逐步增加。
3）粉末高速鋼（HSS-PM）
冶煉高速鋼相比，HSS-PM力學性能有顯著提高。硬度相同條件下，后者強度比前者高20%~30%,韌性提高1.5~2倍，國外應用十分普遍。我國上世紀70年代曾研制出多種牌號HSS-PM,并投入市場，但不知何故夭折，現(xiàn)各工具廠所用材料均系進口。值得欣喜，河冶科技股份有限公司（原河北冶金研究院）已能生產(chǎn)HSS-PM,并小批量供貨，效果不錯。由于資源日益枯竭HSS-PM自身優(yōu)良綜合性能及市場需求，HSS-PM必將會有一個長足進步。
4）低合金高速鋼（DH）
由于合金資源越來越少、成套麻花鉆出口及低速切削工具需要，鋼廠工具廠共同開發(fā)出301、F205、D101等多種牌號DH.2003年我國生產(chǎn)高速鋼6萬噸，其DH兩萬噸，占高速鋼1/3;2004年DH占高速鋼40%,2005年、2006年仍呈增長勢頭。但其水分不少，有些根本不屬高速鋼，硬度也達不到63HRC,也被標以HSS.
硬質合金
機械制造業(yè)需要“高精度、高效率、高可靠性專用化”經(jīng)營理念，當代刀具制造使用領域，“效率第一”理念已經(jīng)取代了傳統(tǒng)“性能價格比”老概念，這一變化為高技術含量高效刀具發(fā)展掃清了障礙。
硬質合金不僅具有較高耐磨性，而且韌性也較高（超硬材料相比），所以得到廣泛應用，展望未來，它仍然應用最廣泛刀具材料。從歷屆機床工具博覽會上可以看出，硬質合金可轉位刀具幾乎覆蓋了所有刀具品種。隨著科學技術發(fā)展刀具技術進步，硬質合金性能得到很大改善：一開發(fā)了提高韌性1~2μm細顆粒硬質合金；二開發(fā)了涂層硬質合金。與高速鋼刀具相比，硬質合金涂層刀具市場份額增長幅度更大，因為高溫高速切削參數(shù)下，高強度更為重要。
現(xiàn)代切削刀具，硬質合金大展其威，展望未來，刀具材料無疑硬質合金天下。
超硬刀具材料
超硬材料指以金剛石為代表具有很高硬度物質總稱。超硬材料范疇雖沒有一個嚴格規(guī)定，但人們習慣上把金剛石硬度接近于金剛石硬度材料稱為超硬材料。
1）金剛石
金剛石目前世界上已發(fā)現(xiàn)最硬一種材料。金剛石刀具具有高硬度、高耐磨性高導熱性等性能，有色金屬非金屬加工得到廣泛應用，尤其鋁硅鋁合金高速切削加工，如轎車發(fā)動機缸體、缸蓋、變速箱各種活塞等加工，金剛石刀具難以替代主要切削刀具。近年來，由于數(shù)控機床普及數(shù)控加工技術高速發(fā)展，可實現(xiàn)高效率、高穩(wěn)定性、長壽命加工金剛石刀具應用日漸普及。金剛石刀具現(xiàn)將來都數(shù)控加工不可缺少重要刀具。
2）立方氮化硼（CBN）
立方氮化硼氮化硼同素異構體，其結構與金剛石相似，硬度高達8000~9000HV,耐熱度達1400℃，耐磨性好。近年來開發(fā)多晶立方氮化硼（PCBN）高溫高壓下將微細CBN顆粒通過結合相燒結一起多晶材料，既能勝任淬硬鋼（45~65HRC）、軸承鋼（60~64HRC）、高速鋼（63~66HRC）、冷硬鑄鐵粗車精車，又能勝任高溫合金、熱噴涂材料、硬質合金及其他難加工材料高速切削加工。
3）陶瓷刀具
陶瓷刀具最有發(fā)展?jié)摿Φ毒咧?，目前已引起世界工具界重視。工業(yè)發(fā)達德國，約70%加工鑄件工序由陶瓷刀具來完成，而日本陶瓷刀具年消耗量已占刀具總量8%~10%.由于數(shù)控機床、高效無污染切削、被加工材料硬等因素，迫使刀具材料必須更新?lián)Q代，陶瓷刀具正順乎潮流，不斷改革創(chuàng)新，Al2O3陶瓷基體添加20%~30%SiC晶液制成晶須增韌陶瓷材料，SiC晶須作用猶如鋼筋混凝土鋼筋，它能成為阻擋或改變裂紋擴展方向障礙物，使刀具韌性大幅度提高，一種很有發(fā)展前途刀具材料。為了提高純氧化鋁陶瓷韌性，加入含量小于10%金屬，構成所謂金屬陶瓷，這類刀具材料具有強大生命力，正以強勁勢頭向前發(fā)展，也許將來會自成一系，成為刀具材料家族新成員。
陶瓷刀具主要原料Al2O3、SiO2、碳化物等，它們地殼最富足資源，發(fā)展此類刀具不存原料來源問題。因此，開發(fā)應用陶瓷刀具有重要戰(zhàn)略意義深遠歷史意義。
由于切削加工機床切削技術突飛猛進，迫使刀具被動式同步。刀具材料發(fā)展趨勢，向著高效率、高速度、高壽命方向發(fā)展。各種刀具材料發(fā)展，硬質合金（包括涂層硬質合金）一枝獨秀；HSS將進一步萎縮；HSS-E增幅緩慢；HSS-PM將有長足進步；DH還會繼續(xù)膨脹擾亂市場，不過好景不長；超硬刀具材料有廣闊發(fā)展空間，將繼續(xù)擴大應用比例。形成了以硬質合金為主線，各種材料既有獨特優(yōu)點應用范圍，又互相發(fā)展、互相競爭，又相互有所取代補充整體格局。