Počas prevádzky sú rezné nástroje vystavené značnému reznému tlaku, treniu a nárazovým silám, ktoré vytvárajú vysoké rezné teploty. Pri práci v tomto prostredí s vysokou-teplotou, vysokým{2}}tlakom a vysokým-trením môže používanie nevhodných materiálov spôsobiť rýchle opotrebovanie alebo zlomenie nástroja. Materiály nástrojov by preto mali spĺňať niekoľko základných požiadaviek.
1. Vysoká tvrdosť a dobrá odolnosť proti opotrebeniu
Tvrdosť je základná vlastnosť, ktorú by mali mať materiály nástrojov. Aby nástroj odrezal triesky z obrobku, jeho tvrdosť musí byť väčšia ako tvrdosť materiálu obrobku. Tvrdosť reznej hrany nástrojov používaných na rezanie kovových materiálov je všeobecne vyššia ako 60 HRC.
Pre materiály uhlíkovej nástrojovej ocele by tvrdosť mala byť vyššia ako 62 HRC pri izbovej teplote; rýchlorezná oceľ má tvrdosť 63 – 70 HRC; a nástroje zo slinutého karbidu majú tvrdosť 89-93 HRC.
Odolnosť proti opotrebovaniu je schopnosť materiálu nástroja odolávať opotrebovaniu. Vo všeobecnosti platí, že čím vyššia je tvrdosť materiálu nástroja, tým lepšia je odolnosť proti opotrebovaniu. Čím vyššia tvrdosť, tým väčšie číslo, tým menšie sú častice a rovnomernejšie rozloženie tvrdých bodov (ako sú karbidy a nitridy) v metalografickej štruktúre materiálu nástroja, tým lepšia je odolnosť proti opotrebovaniu. Súvisí to aj s chemickým zložením, pevnosťou, mikroštruktúrou a teplotou trecej zóny materiálu nástroja.
2. Dostatočná pevnosť a húževnatosť
Aby sa predišlo vylamovaniu a zlomeniu nástroja, keď je nástroj vystavený vysokému tlaku a nárazom a vibráciám, ktoré sa zvyčajne vyskytujú počas rezania, musí mať materiál nástroja dostatočnú pevnosť a húževnatosť. Vo všeobecnosti platí, že čím vyššia je húževnatosť, tým väčšia rezná sila môže odolať.
3. Vysoká tepelná odolnosť
Tepelná odolnosť je hlavným ukazovateľom rezného výkonu nástrojových materiálov. Zvyčajne sa meria schopnosťou udržiavať vysokú tvrdosť, odolnosť proti opotrebovaniu, pevnosť a húževnatosť pri vysokých teplotách, tiež známu ako tvrdosť za tepla.
Čím vyššia je- tvrdosť materiálu nástroja pri vysokej teplote, tým lepšia je tepelná odolnosť, tým väčšia je odolnosť voči plastickej deformácii a opotrebovaniu pri vysokých teplotách a tým vyššia je povolená rýchlosť rezania.
Okrem tvrdosti pri vysokých{0}}teplotách by materiály nástrojov mali mať aj schopnosť odolávať oxidácii pri vysokých teplotách a dobrú odolnosť voči adhézii a difúzii. Táto vlastnosť sa nazýva chemická stabilita.
4. Dobré termofyzikálne vlastnosti a odolnosť proti tepelným šokom
Čím lepšia je tepelná vodivosť materiálu nástroja, tým ľahšie je rezné teplo odvádzané preč z oblasti rezu, čím sa znižuje teplota reznej časti materiálu nástroja a znižuje sa opotrebovanie nástroja.
Väčšia tepelná vodivosť znamená, že teplo sa ľahšie odvádza, čím sa znižuje teplotný gradient na povrchu nástroja; malý koeficient tepelnej rozťažnosti môže znížiť tepelnú deformáciu; a malý modul pružnosti môže znížiť amplitúdu striedavého napätia spôsobeného tepelnou rozťažnosťou.
Nástrojové materiály s dobrou odolnosťou voči tepelným šokom možno použiť s reznými kvapalinami pri obrábaní.
5. Dobrá spracovateľnosť
Nástroje by mali mať nielen dobrý rezný výkon, ale mali by sa dať aj ľahko vyrábať. To si vyžaduje, aby materiál nástroja mal dobrú spracovateľnosť, ako je kovanie, tepelné spracovanie, zváranie, brúsenie a vysokoteplotná plastická deformácia.
6. Ekonomická efektívnosť
Ekonomická efektívnosť je jedným z dôležitých ukazovateľov nástrojových materiálov. Vývoj nástrojových materiálov by mal byť spojený so skutočnou situáciou zdrojov krajiny, ktorá má významný hospodársky a strategický význam.
Aj keď sú niektoré nástroje veľmi drahé na jednotku, ich cena na diel nie je nevyhnutne vysoká kvôli ich dlhej životnosti. Preto by sa pri výbere nástrojov mala brať do úvahy ekonomická efektívnosť. Okrem toho sa v pokročilých systémoch obrábania vyžaduje, aby nástroje mali stabilný a spoľahlivý rezný výkon s určitým stupňom predvídateľnosti a vysokej spoľahlivosti.