Materialer som brukes i skjærende verktøy må ha høy-temperaturhardhet og slitestyrke, nødvendig bøyestyrke, slagfasthet og kjemisk inerthet, god bearbeidbarhet (skjæring, smiing og varmebehandling) og være motstandsdyktig mot deformasjon.
Generelt korrelerer høy materialhardhet med høy slitestyrke; høy bøyestyrke korrelerer også med høy slagfasthet. Men jo høyere materialets hardhet er, desto lavere er bøyestyrken og slagfastheten. Høyhastighetsstål, på grunn av sin høye bøyestyrke, slagfasthet og gode bearbeidbarhet, er fortsatt det mest brukte skjæreverktøymaterialet, etterfulgt av hardmetall.
Ytelsen til skjærende verktøymaterialer dreier seg først og fremst om en balanse mellom tre nøkkelegenskaper: slitestyrke, seighet (motstand mot flising) og høy-temperaturhardhet (egenskapen til å opprettholde hardhet og kjemisk stabilitet ved høye temperaturer). Høyhastighetsstål har høy seighet, men lav hardhet, mens PCD har høy hardhet, men lav seighet. Hårdmetall (superkarbid) oppnår en god balanse mellom hardhet og seighet og viser høy toleranse for høye skjæretemperaturer, og får dermed utbredt bruk. Vanadium (V)-innhold påvirker slitestyrken, molybden (Mo)-innhold påvirker seighet, og tilsetning av kobolt (Co) bidrar til å forbedre hardheten ved høye-temperaturer. Polykrystallinsk kubisk bornitrid er egnet for skjæring av høy-herdet stål og hardt støpejern, etc.; polykrystallinsk diamant er egnet for kutting av ikke-jernholdige metaller, legeringer, plast og glassfiber, etc.; karbonverktøystål og legert verktøystål brukes kun som verktøy som filer, dyser og kraner. Polykrystallinsk diamant (PCD) og polykrystallinsk kubisk bornitrid (PCBN) blir samlet referert til som superharde verktøymaterialer. De har ekstremt høy hardhet, slitestyrke, utmerket termisk stabilitet og god varmeledningsevne. PCD er god til å bearbeide ikke-jernholdige metaller og ikke-metalliske materialer, mens PCBN brukes spesielt til å bearbeide jernholdige metallmaterialer med høy-hardhet. Med disse egenskapene er superharde verktøy mye brukt i høy-hastighet, tørrskjæring og vanskelig-å-materialer. Deres forskning og utvikling og industrialiseringsnivå har blitt en av nøkkelindikatorene for å måle den omfattende styrken til produksjonsindustrien. Karbid-indekserbare innsatser har blitt belagt med titankarbid, titannitrid, alumina harde lag eller kompositt harde lag ved kjemisk dampavsetning. Den utviklende fysiske dampavsetningsmetoden kan brukes ikke bare for hardmetallverktøy, men også for høyhastighetsstålverktøy, for eksempel bor, kokeplater, kraner og endefreser. Harde belegg fungerer som barrierer for å hindre kjemisk diffusjon og varmeledning, noe som reduserer slitasjehastigheten på verktøy under skjæring. Levetiden til belagte innsatser er omtrent 1 til 3 ganger lengre enn for ubestrøede innsatser. Beleggingsteknologi har blitt en av de tre kjerneteknologiene som utgjør moderne skjæreverktøy. Fler-komponent komposittbelegg som TiAlN, TiAlCN og CrSiN, samt fler-lagsbelegg, som har oppstått fra fler-elementlegeringen av filmmaterialer og diversifiseringen av kombinasjoner av belegningsprosess, har gjort det mulig for verktøy å oppnå gode omfattende egenskaper som høy friksjonsmotstand, god slitestyrke, lav oksidasjonsstabilitet og lav oksidasjonsbestandighet. Mikrostrukturen til nano-komponenter og nano-tynne filmbelegg har gitt nye løsninger for kutting av vanskelig-å-bearbeide materialer. Diamantbelegg og diamantbelegg-som karbon (DLC) har oppnådd gode resultater ved maskinering av grafittdeler og fiber-forsterkede ikke--metalliske materialer og ikke--jernholdige legeringsmaterialer. På grunn av den økende bruken av vanskelig-å-bearbeide materialer i deler som opererer under høy temperatur, høyt trykk, høy hastighet og etsende væskemedier, blir automatiseringsnivået for skjæreprosesser og kravene til maskineringsnøyaktighet stadig strengere. For å tilpasse seg denne situasjonen vil utviklingsretningen for skjærende verktøy fokusere på utvikling og bruk av nye verktøymaterialer; videreutvikle teknologi for dampavsetningsbelegg for verktøy for å avsette belegg med høyere hardhet på substrater med høy-seighet og høy-styrke, som bedre løser motsetningen mellom hardheten og styrken til verktøymaterialer; videreutvikle strukturen til indekserbare verktøy; forbedre produksjonspresisjonen til verktøy, redusere produktkvalitetsvariasjoner og optimalisere verktøybruken.
Verktøymaterialer kan kategoriseres bredt som følger: høyhastighetsstål, sementert karbid, kermet, keramikk, polykrystallinsk kubisk bornitrid og polykrystallinsk diamant.
