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為了有效地切削齒輪，切削刀具材料必須同時具備以下品質：

• 耐用性：承受工具界面處發生的磨損以及切削過程壓力造成的工作的能力。
• 強度：承受切割工件所需壓力而施加在工具上的能力。
• 紅硬性：當材料因切割處的摩擦而處于高溫時，能夠保持足夠的硬度。

不幸的是，在任何材料中，這些品質之一的增加總是會導致其他品質的惡化。一般來說，我們可以說耐久性和紅硬性的增加只是以犧牲強度為代價。切削刀具材料屬于四大類之一：

• 高速鋼 (HSS)
• 粉末金屬高速鋼 (PM)
• 橋梁材料
• 碳化物

HSS 和 PM HSS 材料

最常用的材料是高速鋼，因其能夠以比普通碳鋼工具更高的速度切割鐵、鋼和其他相當硬的材料而得名。這是由于 HSS 能夠在高溫下保持硬度。這種質量被稱為“紅硬度”，根據高速鋼的等級而有所不同。這種硬度是刀具耐磨性的主要因素。

HSS 在給定硬度下也比碳鋼更堅韌，并且能夠承受更高的切削應力。同樣，這種理想的質量隨著材料的等級而變化。韌性和硬度通常成反比——硬度越高，材料變得越脆。HSS的屬性可以總結為：

• 室溫下硬度高
• “紅硬性”高
• 韌性合理
• 耐磨性高

HSS 是一種合金鋼——它包括基本鐵/碳化學中除鐵以外的金屬。這些合金金屬的數量和數量決定了最終材料的特性，并產生了廣泛的 HSS 等級，并非所有這些等級都用于齒輪切削刀具。

除鐵外，高速鋼的化學成分將包含以下一種或多種（碳，它不是金屬，是所有鋼的組成部分）：

碳 C 鉬 Mo
鉻 Cr 釩 V
鎢 W 鈷 Co

耐久性、強度和“紅硬性”等因素將一個等級的 HSS 與另一個等級區分開來。耐用性是與被切割材料接觸時的耐磨性。強度是在高切削載荷下抗斷齒的能力。紅硬性是在高溫下保持高硬度的能力。

與所有材料一樣，很難在一種組合中獲得最大強度和最大硬度。較硬的材料使用壽命更長，切割較硬的鋼材，并且更容易斷裂。其中許多被歸類為粉末金屬 (PM)，可確保更精細的晶粒結構、更好的強度和熱處理后的耐用性。

非 PM 材料被稱為“鍛造”高速鋼。這兩種類型都有棒材形式，但鍛造材料棒材是由澆鑄錠軋制成的。PM 材料是由壓制燒結粉末制成的錠軋制而成。結果是非常精細的晶粒結構，因此具有卓越的強度和耐用性。

PM 材料的成本明顯高于鍛造材料。它們具有與“鍛造”高速鋼相同的合金劑和相同的等級。不同之處在于制造過程和由此產生的晶粒結構。鍛造的高速鋼在坩堝中混合并倒入鑄錠模具中。然后將這些錠軋制成適當尺寸的棒材，并在柔軟、可加工的條件下交付給工具制造商。通過將熔融合金噴射到惰性氣氛中，將 PM 材料轉化為細粉。然后在非常高的壓力下將粉末壓制成圓柱形。從模具中去除氧氣，然后將其加熱至焊接溫度。粉末形成固體坯料，然后以通常的方式軋制。

該工藝的優點是在刀具淬火過程中，得到的晶粒組織極其細小，硬質晶粒（碳化物）小、密堆積、均勻。這導致比鍛鋼工具更高的結構強度和耐用性。

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