高速钢→硬质合金→陶瓷→超硬材料。按照刀具材料不同,目前工业切削刀具可以主要分为高速钢、硬质合金、陶瓷以及超硬材料四类产品。机械加工早期主要采用高速钢刀具。随后,以硬质合金和陶瓷刀具为代表的新型材料刀具开始逐步替代原有高速钢刀具。随着产业升级与技术进步,超硬材料刀具开始广泛应用于工业加工,并在部分领域替代硬质合金和陶瓷刀具。
超硬材料刀具指用硬度可与金刚石相比拟的超硬材料制成的刀具。超硬材料刀具所用的超硬材料主要是与天然金刚石的硬度、性能相近的人造金刚石和CBN(立方氮化硼)。由于天然金刚石价格比较昂贵,所以生产上大多采用人造聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN),以及它们的复合材料。
以PCD和PCBN刀具为代表的超硬刀具具有比硬质合金、陶瓷刀具更高的硬度和更优良的耐磨性能, 能适应更高的切削速度。近年来,随着我国高端制造、精密制造和新材料行业持续稳步发展,工业生产制造过程中很多工件的加工已无法继续使用传统的硬质合金、陶瓷刀具,转而使用PCD或PCBN刀具。另一方面,随着超硬刀具生产、加工技术的进步,金刚石和立方氮化硼刀具的生产成本逐步降低,相较传统刀具的经济优势逐渐突显。不过,目前超硬材料刀具刀具,远比硬质合金刀具贵了1倍不止,部分品种甚至能达到10-20倍。尽管切削效率有所提高,但较高的成本依然限制其他超硬材料对硬质合金的替代。未来,在部分有色金属、复合材料加工领域,硬质合金、陶瓷刀具将逐渐被替代,新型超硬刀具将成为性能更佳、效率更高、综合成本更低的选择。