במהלך הפעולה, כלי חיתוך נתונים ללחץ חיתוך משמעותי, חיכוך וכוחות פגיעה, ויוצרים טמפרטורות חיתוך גבוהות. עבודה בסביבת-טמפרטורה גבוהה זו, לחץ- גבוה וחיכוך- גבוה, שימוש בחומרים לא מתאימים יגרום לכלי להתבלות או להישבר במהירות. לכן, חומרי הכלי צריכים לעמוד במספר דרישות בסיסיות.
1. קשיות גבוהה ועמידות בפני שחיקה טובה
קשיות היא מאפיין בסיסי שיש לחומרי כלי עבודה. כדי שכלי לחתוך שבבים מחומר עבודה, הקשיות שלו חייבת להיות גדולה מהקשיות של חומר העבודה. הקשיות של קצה החיתוך של כלים המשמשים לחיתוך חומרי מתכת היא בדרך כלל מעל 60 HRC.
עבור חומרי פלדת כלי פחמן, הקשיות צריכה להיות מעל 62 HRC בטמפרטורת החדר; לפלדה במהירות גבוהה-קשיות של 63-70 HRC; ולכלי קרביד צמנט יש קשיות של 89-93 HRC.
עמידות בפני שחיקה היא היכולת של חומר כלי להתנגד לבלאי. ככלל, ככל שהקשיות של חומר הכלי גבוהה יותר, כך עמידות הבלאי טובה יותר. ככל שהקשיות גבוהה יותר, המספר גדול יותר, החלקיקים קטנים יותר וככל שהתפלגות הנקודות הקשות (כגון קרבידים וניטרידים) אחידה יותר במבנה המטאלוגרפי של חומר הכלי, כך עמידות הבלאי טובה יותר. זה קשור גם להרכב הכימי, החוזק, המיקרו-מבנה והטמפרטורה של אזור החיכוך של חומר הכלי.
2. חוזק וקשיחות מספקים
כדי למנוע סתתים ושבירה כאשר הכלי נתון ללחץ גבוה ולפגיעה ולרעידות המתרחשות בדרך כלל במהלך החיתוך, חומר הכלי חייב להיות בעל חוזק וקשיחות מספקים. בדרך כלל, ככל שהקשיחות גבוהה יותר, כוח החיתוך שהוא יכול לעמוד בו גדול יותר.
3. עמידות בחום גבוהה
עמידות בחום היא אינדיקטור מרכזי לביצועי החיתוך של חומרי הכלים. זה נמדד בדרך כלל על ידי היכולת לשמור על קשיות גבוהה, עמידות בפני שחיקה, חוזק וקשיחות בטמפרטורות גבוהות, המכונה גם קשיות חמה.
ככל שהקשיות-בטמפרטורה הגבוהה של חומר הכלי גבוהה יותר, כך עמידות החום טובה יותר, העמידות בפני דפורמציה פלסטית ובלאי בטמפרטורות גבוהות יותר, ומהירות החיתוך המותרת גבוהה יותר.
בנוסף לקשיות-בטמפרטורה גבוהה, לחומרי הכלי צריכה להיות גם יכולת להתנגד לחמצון בטמפרטורות גבוהות ועמידות טובה בפני הידבקות ודיפוזיה. מאפיין זה נקרא יציבות כימית.
4. תכונות תרמופיזיקליות טובות ועמידות בפני הלם תרמית
ככל שהמוליכות התרמית של חומר הכלי טובה יותר, כך קל יותר להוביל את חום החיתוך הרחק מאזור החיתוך, ובכך להפחית את הטמפרטורה של החלק החיתוך של חומר הכלי ולהפחית את בלאי הכלים.
מוליכות תרמית גדולה יותר פירושה שחום מוליך בקלות רבה יותר, ובכך מפחית את שיפוע הטמפרטורה על פני הכלי; מקדם התפשטות תרמית קטן יכול להפחית דפורמציה תרמית; ומודול אלסטי קטן יכול להפחית את משרעת הלחץ לסירוגין שנגרם מהתפשטות תרמית.
ניתן להשתמש בחומרי כלים בעלי עמידות טובה בפני זעזועים תרמיים עם נוזלי חיתוך במהלך העיבוד.
5. יכולת עיבוד טובה
כלים צריכים לא רק להיות בעלי ביצועי חיתוך טובים אלא גם להיות קלים לייצור. הדבר דורש מחומר הכלי יכולת עיבוד טובה, כגון ביצועי פרזול, ביצועי טיפול בחום, ביצועי ריתוך, ביצועי השחזה ועיוות פלסטי בטמפרטורה גבוהה-.
6. יעילות כלכלית
יעילות כלכלית היא אחד האינדיקטורים החשובים לחומרי הכלי. יש לשלב את פיתוח חומרי הכלים עם מצב המשאבים בפועל של המדינה, שיש לו חשיבות כלכלית ואסטרטגית משמעותית.
למרות שחלק מהכלים יקרים מאוד ליחידה, העלות שלהם לחלק אינה בהכרח גבוהה בגלל חיי השירות הארוכים שלהם. לכן, יש לקחת בחשבון יעילות כלכלית בעת בחירת הכלים. יתרה מזאת, במערכות עיבוד מתקדמות, כלים נדרשים לביצועי חיתוך יציבים ואמינים, עם מידה מסוימת של חיזוי ואמינות גבוהה.