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工具機能夠不斷地提高切削速度及精密加工，除其本 身結構具有精密及良好剛性的設計外，切削刀具能密切的配合所需的切削條件亦為重要的因素。
切削刀具為發揮切削能力，除改善原有刀具材料的性質，並 且陸續開發新種刀具材料，以應付新的工件材料之切削。

(一) 刀具材料的性質
刀具能對工件做切削作用，係因其材料的硬度高於工件 材料，並於切屑形成之際所產生的熱量不但不會即刻使刀具硬度軟化，而且能承受切削之衝擊力，以達成切削工作。所以，刀具材料應具備下列性質：
1. 常溫硬度／冷硬性
刀具材料在常溫的硬度又稱為冷硬性。刀具能楔入工件材料做切削工作，又於切削當中，在高溫及高壓之下，它與工件材料及切屑發生 之摩擦而不會即刻磨耗變鈍，係因其硬度比工件材料的硬度高。刀具材料的硬度愈高，愈能防止產生擦傷、壓痕及高摩擦，即其耐磨性愈大。所以硬度為刀具耐磨性 判定的基準。最常用的硬度量測是以洛氏（Rockwell）硬度為標準。極硬的材料如燒結碳化物、陶瓷刀具等用量測硬度。次硬的材料如高速鋼、非鐵鑄合金用。量測硬度。刀具材料之中，鑽石的硬度最大，碳鋼則最小。唯材料的硬度 越大，韌性及耐衝擊性愈差。

2. 勒性
韌性包含強度及延性。刀具於切削工件時，刃口雖承受甚大之衝擊力但不會斷裂，實因其具有相 當大的強度，以抗高壓及抗彎應力。相反的，脆性是刀具損壞的原因之一，尤其是較耐熱（紅硬性大）的材料。一物體承受外力作用時，會在其內部產生內應力，當 外力愈大而生的內應內愈大，若此內應力超過臨界值時便會發生破壞。就切削刀具而言，能承受的壓力大小，完全依其材質的強度而定。刀具材料之韌性常以衝擊強 度為標準。韌性較高的材料如高速鋼用Izod衝擊識裝量測。韌性較低的材料如燒結碳化物或陶瓷刀具用橫向破壞強度（TRS）測試法。若衝擊值或橫向破壞強 度係數愈高的材料，能承受的壓力愈大，表示刀具材料的韌性愈好，愈能承受衝擊力。

3. 高溫硬度／紅硬性
刀具材料在高溫切削時所 保持之溫度稱為高溫硬度或紅硬性。一般而言，高速鋼在1000時硬度為52 ，燒結碳化物在1000時硬度為75 ，陶瓷刀具在1200時硬度為70 等皆具有紅硬性。圖2 - 1示各種刀具材料的紅硬性變化。
通 常刀具材料之冷硬性愈高，紅硬性亦愈高，則愈能做高速切削工作。但切削速度亦有一定的界限，若超過此界限，刀具材料將會急速的升高溫度而降低

4. 抗熱變形
特別發生在低速、大切深、及高進給量切削工件時產生高壓及高熱，使刀具材料降伏強度下降，刀具之讓角增加磨耗，也可能產生內應力而造成 熱裂隙之現象。在高速鋼刀具盛行時這些問題即已發生，後來加入鉬、鈦、釩等元素可以減小刀具材料之受熱變形。

5. 抗擴散性
所謂擴散是刀具和切屑在某 高溫階段互相滲入，因此易產生混合也就更易擴散物而鬆動，切削速度愈低，兩者積聚的時間愈長，也就更易擴散。這種現象對碳化鎢 ── 碳化欽系的刀具特別嚴重。

6. 抗氧化性
刀具氧化會生鱗皮，切削工件時切屑滑動將損及刀具。鋼質及陶瓷刀具在發生氧化前即已軟化 因此無所謂氧化。在產生連續切屑時，由於切屑與刀面緊密接觸，空氣不易進入，故很難發生氧化。若是產生不連續切屑則刀具易於氧化。
如何選擇正確的 刀具材料，其本身所具有的硬度和軔性是兩個垠重要的考慮因素。因為刀具的硬度決定切削速度，韌性關係著進給率

。不論是加工成本的降低或效 率的提升，切削速度、進削加工都有牽一髮動全身的重要性。
由圖2 - 2 所示，各種刀具材料的性質都有相當程度的重疊性，這說明各種刀具材料的最佳適用範圍，並沒有絕對的對與錯。如何根據加工要求，找到最恰當的刀具材料再配合 最理想的切削數據，充分發輝最高的切削效率，是每一位技術者努力的原則。

圖2 - 2 刀具材料的性質（1985年）

(二) 刀具材料的種類與性能
刀具材料的演變是由碳鋼→ 合金工具鋼→ 高速鋼→ 鈷鉻鎢合金鋼→ 碳化物→ 被覆碳化物等為一連串漸近式的變化。這些刀具材料商業化的參考年限如表2 - 1示。目前用在切削加工的刀具材料以高速鋼、被覆高速鋼、碳化物、被覆碳化物、陶瓷／瓷金、鑽石／氮化硼等六大類為主幹，如表2 - 2示。

表2 - l 切削用刀具材料商業化參考年限

表2 - 2 各種切削用刀具材料

1. 碳鋼
製造刀具用碳鋼之含碳量為 1.00 ～ 1 . 25 ％。唯有滲入少量之鎢、鉻、

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