În timpul funcționării, uneltele de tăiere sunt supuse unor presiuni de tăiere semnificative, frecare și forțe de impact, generând temperaturi ridicate de tăiere. Lucrul în acest mediu de-temperatură înaltă, presiune înaltă-și frecare mare-, utilizarea materialelor neadecvate va duce la uzura sau spargerea rapidă a unealtei. Prin urmare, materialele pentru scule ar trebui să îndeplinească mai multe cerințe de bază.
1. Duritate ridicată și rezistență bună la uzură
Duritatea este o caracteristică fundamentală pe care ar trebui să o posede materialele pentru scule. Pentru ca o unealtă să taie așchii dintr-o piesă de prelucrat, duritatea acesteia trebuie să fie mai mare decât duritatea materialului piesei de prelucrat. Duritatea muchiei de tăiere a uneltelor utilizate pentru tăierea materialelor metalice este în general peste 60 HRC.
Pentru materialele din oțel de scule cu carbon, duritatea ar trebui să fie peste 62 HRC la temperatura camerei; oțelul-rapid are o duritate de 63-70 HRC; iar sculele din carbură cimentată au o duritate de 89-93 HRC.
Rezistența la uzură este capacitatea unui material de sculă de a rezista la uzură. În general, cu cât duritatea materialului sculei este mai mare, cu atât este mai bună rezistența la uzură. Cu cât duritatea este mai mare, cu atât numărul este mai mare, cu atât particulele sunt mai mici și cu cât este mai uniformă distribuția punctelor dure (cum ar fi carburi și nitruri) în structura metalografică a materialului sculei, cu atât este mai bună rezistența la uzură. Este, de asemenea, legat de compoziția chimică, rezistența, microstructura și temperatura zonei de frecare a materialului sculei.
2. Rezistență și tenacitate suficiente
Pentru a preveni ciobirea și spargerea atunci când unealta este supusă la presiune ridicată și la impactul și vibrațiile care apar de obicei în timpul tăierii, materialul sculei trebuie să aibă suficientă rezistență și tenacitate. În general, cu cât duritatea este mai mare, cu atât este mai mare forța de tăiere la care poate rezista.
3. Rezistență ridicată la căldură
Rezistența la căldură este un indicator major al performanței de tăiere a materialelor sculelor. De obicei, este măsurată prin capacitatea de a menține duritatea ridicată, rezistența la uzură, rezistența și tenacitatea la temperaturi ridicate, cunoscută și sub numele de duritate la cald.
Cu cât duritatea la temperatură ridicată-mai mare a materialului sculei, cu atât este mai bună rezistența la căldură, cu atât este mai puternică rezistența la deformarea plastică și la uzură la temperaturi ridicate și cu atât viteza de tăiere admisă este mai mare.
Pe lângă duritatea la temperatură ridicată-, materialele pentru scule ar trebui să aibă și capacitatea de a rezista la oxidare la temperaturi ridicate și o rezistență bună la aderență și difuzie. Această caracteristică se numește stabilitate chimică.
4. Proprietăți termofizice bune și rezistență la șocuri termice
Cu cât conductivitatea termică a materialului sculei este mai bună, cu atât este mai ușor ca căldura de tăiere să fie condusă departe de zona de tăiere, reducând astfel temperatura părții de tăiere a materialului sculei și reducând uzura sculei.
O conductivitate termică mai mare înseamnă că căldura este mai ușor îndepărtată, reducând astfel gradientul de temperatură pe suprafața sculei; un coeficient mic de dilatare termică poate reduce deformarea termică; iar un modul elastic mic poate reduce amplitudinea tensiunii alternative cauzate de dilatarea termică.
Materialele pentru scule cu rezistență bună la șocuri termice pot fi utilizate cu fluide de tăiere în timpul prelucrării.
5. Procesabilitate bună
Uneltele nu trebuie doar să aibă performanțe bune de tăiere, ci și să fie ușor de fabricat. Acest lucru necesită ca materialul sculei să aibă o prelucrabilitate bună, cum ar fi performanța de forjare, performanța de tratament termic, performanța de sudare, performanța de șlefuire și deformarea plastică la temperatură înaltă-.
6. Eficiență economică
Eficiența economică este unul dintre indicatorii importanți ai materialelor sculelor. Dezvoltarea materialelor de scule ar trebui să fie combinată cu situația reală a resurselor din țară, care are o importanță economică și strategică semnificativă.
Deși unele unelte sunt foarte scumpe pe unitate, costul lor pe piesă nu este neapărat mare din cauza duratei de viață lungi. Prin urmare, eficiența economică ar trebui luată în considerare la selectarea instrumentelor. În plus, în sistemele avansate de prelucrare, uneltele trebuie să aibă performanțe de tăiere stabile și fiabile, cu un anumit grad de predictibilitate și fiabilitate ridicată.