超硬刀具材是指以金剛石為代表的具有很高硬度物質(zhì)的總稱。超硬材料的范疇雖然沒有嚴(yán)格規(guī)定，但人們習(xí)慣上把硬度接近金剛石硬度的材料稱為超硬材料。超硬材料專用刀具則是由超硬材料制作的，是人類生產(chǎn)工具中的一種先進(jìn)工具，特別是現(xiàn)代制造業(yè)，超硬材料刀具以其超凡的鋒利和性能為制造業(yè)創(chuàng)造了很高的生產(chǎn)率！
刀具材料種類繁多、各種類材料的牌號(hào)更多,其性能相差很大,每一品種的刀具材料都有其特定的加工范圍,只能適應(yīng)一定的工件材料和一定的切削速度范圍,而被加工工件材料的品種十分繁多。因此,如何正確選擇刀具材料進(jìn)行切削加工,以確保加工質(zhì)量,提高切削加工生產(chǎn)率、降低加工成本和減少資源消耗是一個(gè)十分重要的問題。
各種不同的加工任務(wù)對刀具材料提出一定的要求。典型要求是耐磨強(qiáng)度和韌性等特性。刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度,高硬度的工件材料,必須用更高硬度的刀具來加工。例如超硬材料加工，則必須選擇超硬材料專用刀具，簡稱超硬刀。
超硬刀具材料主要分為金剛石和立方氮化硼（CBN）兩類。
一．金剛石（PCD）
金剛石是目前世界上已發(fā)現(xiàn)的最硬的材料。金剛石刀具具有高硬度、高耐磨性和高導(dǎo)熱性等性。在非鐵金屬和非金屬加工中得到廣泛應(yīng)用，尤其在鋁和硅鋁合金高速切削加工中，如轎車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、變速箱和各種活塞等的加工中，金剛石刀具是難以替代的主要切削刀具。近年來，由于數(shù)控機(jī)床的普及和數(shù)控加工技術(shù)的高速發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)高效率、高穩(wěn)定性、長壽命加工的金剛石刀具的應(yīng)用日漸普及。金剛石刀具現(xiàn)在和將來都是數(shù)控加工中不可缺少的重要刀具。
PCD刀具的應(yīng)用：
PCD銑刀、鏜刀等數(shù)控刀具正大量應(yīng)用于高強(qiáng)度、高硬度硅鋁合金零部件自動(dòng)生產(chǎn)線上，如用于汽車和摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)鋁合金活塞的裙部、氣缸體、變壓器等，因?yàn)檫@些零件材料含硅量較高，硬質(zhì)合金刀具難以勝任，而PCD刀具壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金刀具，是硬質(zhì)合金刀具壽命的幾十倍甚至幾百倍，并且可大大提高切削速度、加工效率和工件的加工質(zhì)量。
目前聚晶金剛石（PCD）刀具已經(jīng)廣泛應(yīng)用于有色金屬加工、汽車、摩托車、航空航天、木材、碳纖維及合金零部件的加工。
二．立方氮化硼（CBN）
CBN是氮化硼的同素異構(gòu)體，其結(jié)構(gòu)與金剛石相似，硬度高達(dá)8000 - 9000HV，耐熱度達(dá)1400℃，耐磨性好，近年來開發(fā)的聚晶立方氮化硼（PCBN）是在高溫、高壓下將細(xì)微的CBN顆粒通過結(jié)合相燒結(jié)在一起的多晶材料，既能勝任淬硬鋼(45-65HRC)、軸承鋼(60-64HRC)、高速鋼(63- 66HRC)、冷硬鑄鐵的粗車和精車，又能勝任高溫合金、熱噴涂材料、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速切削加工。
立方氮化硼刀具應(yīng)用：
立方氮化硼適于用來精加工各種淬火鋼、硬鑄鐵、高溫合金、硬質(zhì)合金、表面噴涂材料等難切削材料。
新的超硬材料刀具將會(huì)在未來切削領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。
金剛石材料刀具具有極高的硬度和耐磨性，能有效地加工銅、鋁等有色金屬及其合金、陶瓷、末燒結(jié)的硬質(zhì)合金、各種纖維和顆粒加強(qiáng)的復(fù)合材料等。金剛石俗稱“金剛鉆兒”，也就是我們常說的鉆石。天然金剛石礦藏都是史前就已經(jīng)形成的，且無生長規(guī)律可循?！叭嗽旖饎偸饕獞?yīng)用于軍工業(yè)和航空航天業(yè)。因?yàn)樗透邷?、高壓，宇航員的頭盔膜、航空飛船的隔熱板、高鐵的軌枕等都需要它。
人造金剛石還廣泛應(yīng)用于先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代加工業(yè)，從牙科的修牙鑲牙刀、整容醫(yī)院的磨骨刀，到汽車的軸承、電子元件都用得到它。而人造金剛石鑲嵌的大型波紋片，可用來切割巨大的石料和公路水泥，在地質(zhì)勘探和石油開采中也發(fā)揮了重要的作用。
