陶瓷刀具的種類主要有氧化鋁基陶瓷、氮化硅基陶瓷以及各種新型陶瓷刀具材料。
(1)氧化鋁基陶瓷刀具材料主要包括純氧化鋁陶瓷、氧化鋁-金屬陶瓷、氧化鋁碳化物陶瓷、氧化鋁-氮化物陶瓷等。
1)純氧化鋁陶瓷，是以Al203為主體(質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99%)并添加少量助燃劑，如 MgO、NiO、TiO等燒結(jié)而成的陶瓷。添加助燃劑的目的是為了降低燒結(jié)溫度，避免晶粒過分長大，這有利于提高 Al203陶瓷的抗彎強度，但其高溫性能卻有所下降。氧化鋁陶瓷的硬度一般在90HRA以上，且高溫時硬度仍然很高;氧化鋁陶瓷常溫下的抗彎強度較低，一般在600MPa以下，只有硬質(zhì)合金的40%左右，因此其脆性大、斷裂韌性差，不能承受沖擊負(fù)荷。但其抗壓強度較高，常溫下可達(dá)3000MPa，高溫下仍然保持較高的抗壓強度，在1100℃下抗壓 強度相當(dāng)于鋼在室溫下的抗壓強度，因此其高溫抗塑性變形能力強;氧化鋁的熱導(dǎo)率約為硬質(zhì)合金的1/5~1/2，線脹系數(shù)比硬質(zhì)合金大10%~30%，熱脹率低，整體變形小，對保持大型工件的尺寸精度非常有利?；X陶瓷的高溫抗氧化能力較好，即使切削刃處于紅熱狀態(tài)下也能長時間繼續(xù)切削，因此特別適合于高速切削和加熱切削;氧化鋁的抗粘結(jié)性較好，不易產(chǎn)生積屑瘤和粘結(jié)磨損。
2)氧化鋁-金屬系陶瓷，是在Al203材料中加入適量(10%以下)的金屬元素，如Cr、Co、Mo、Mo、W、T、Fe等，改善抗彎強度和沖擊韌度，提高抗振性能，減小脆性。這類陶瓷刀具的密度在4.1g/cm3以上，抗彎強度為220~440MPa，硬度為91~93HRA，但這類陶瓷的抗彎強度和一般冷壓的氧化鋁陶瓷相近，抗蠕變強度低，抗氧化性差，因而并未在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。
3)氧化鋁-碳化物陶瓷，是在Al203材料中加入適量碳化物，如Mo2C、WC、TiC、NbC等制成的陶瓷材料，其性能較純氧化鋁陶瓷刀具有較大的提高。TiC是這類陶瓷碳化物的主要應(yīng)用元素，加入TiC的Al203-TiC陶瓷對其抗彎強度、抗沖擊性能、耐磨性及抗振性能有很大的改善，研究表明，當(dāng)TiC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%時，其壽命接近最高并且硬度較高，熱裂紋深度也較小，因此這個配比是Al203-TiC陶瓷刀具材料主要的組成之一。一般，Al203-TiC陶瓷的抗彎強度、抗壓強度、硬度和熱導(dǎo)率等均高于純氧化鋁陶瓷，而彈性模量和線脹系數(shù)卻比純氧化鋁陶瓷有顯著改善，已接近或超過一般硬質(zhì)合金的水平。
4)氧化鋁-碳化物金屬陶瓷，是Al203-TiC陶瓷中添加少量Mo、Ni、Co或W等金屬作粘結(jié)相熱壓而制成的陶瓷刀具材料。這種陶瓷刀具的抗彎強度和抗熱震性較Al203-TiC陶瓷有明顯提高，大大擴大了使用范圍，適于加工淬硬鋼、合金鋼、錳鋼、冷硬鑄鐵、鑄鋼、鎳基或鎳鉻合金、鈷基合金以及非金屬材料，如玻璃纖維、塑料夾層材料陶瓷材料等。由于熱震性能的改善，因此可用于銑削、創(chuàng)削等反復(fù)短暫切削或其他間斷切削，并能用切削液進(jìn)行濕式切削。
5)氧化鋁-氮化物金屬陶瓷，是指以 Al203、氮化物(如Ti、Zr、Hf、Ta、Nb等的氮化物)為主要成分，同時添加少量Mo、N、W等金屬作為粘結(jié)相熱壓制成的陶瓷刀具材料。該類陶瓷的基本性能與氧化鋁-碳化物金屬陶瓷相當(dāng)。由于將氮化物代替了碳化物，抗熱震性能得到進(jìn)一步的改善，更加適合進(jìn)行間斷切削。但需注意，這類陶瓷刀具的抗彎強度和硬度比氧化鋁-碳化物金屬陶瓷低。
6)碳化硅晶須增韌氧化鋁陶瓷，為改善氧化鋁刀具韌性差、切削容易崩刃的問題，發(fā)明了碳化硅晶須增韌氧化鋁陶瓷。SiC晶須是一種單品，具有一定的纖維結(jié)構(gòu)研究表明，SiC晶須的加入可提高氧化鋁陶瓷的斷裂韌度，同時SiC晶須的高熱導(dǎo)率容易把熱量從切削刃傳出，因此降低了溫度梯度和所產(chǎn)生的應(yīng)力，使這種陶瓷的熱導(dǎo)率增加40%，從而提高了其抗熱震性能和抗機械性能，因此切削速度可大大提高。但晶須會阻礙陶瓷的致密化，因此熱壓燒結(jié)時所需的模具體積要大10%~15%，且晶須的定向排列會造成陶瓷刀具性能的各向異性。
(2)氮化硅基陶瓷刀具材料具有較高的強度、韌性、耐熱性能，優(yōu)良的耐熱沖擊性能和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，適合于高速加工鑄鐵及鑄鐵合金、冷硬鑄鐵等高硬度材料按材料組成不同，氮化硅基陶瓷可分為純氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷和氮化硅復(fù)合陶瓷三類。
1)純氮化硅(SiN)陶瓷，其本身難以燒結(jié)致密，因此需加入適量的燒結(jié)助劑如 Al203、Y203、MgO等。由于強的共價鍵結(jié)合，Si3N4陶瓷具有高的強度，良好的熱穩(wěn)定性(1850℃分解)，良好的抗氧化性能，低的線脹系數(shù)(意味著良好的抗熱震性能)比許多金屬高的彈性模量。氮化硅陶瓷的抗壓強度可達(dá)4000MPa以上，與YT類硬質(zhì)合金相近，抗彎強度可達(dá)1000MPa，高于氧化鋁基陶瓷，其高溫強度也很好，在1000℃時強度基本不下降，即使溫度高達(dá)1300~1400℃，仍能保留相當(dāng)高的抗彎強度;氮化硅陶瓷的斷裂韌性優(yōu)于氧化鋁陶瓷，具有良好的韌性，切削時不易產(chǎn)生裂紋，因此可用于一般陶瓷不能勝任的氧化皮切削、斷續(xù)切削、濕式切削和端銑等場合;氮化硅陶瓷具有穩(wěn)定的切削性能，抗崩刃性能特別好，特別適于一般陶瓷刀具不適于加工的可鍛鑄鐵司太立(Stellite)合金、耐熱合金等材料的氧化皮斷續(xù)切削;氮化硅陶瓷的常溫硬度比氧化鋁混合陶瓷要低，因此其耐磨性要低于氧化鋁混合陶瓷，但是其在900℃時的硬度在幾種陶瓷中卻是最高的;氮化硅陶瓷的熱導(dǎo)率比氧化鋁陶瓷高2.5~3倍，線脹系數(shù)不到氧化鋁陶瓷的一半，彈性模量也較低，因此具有優(yōu)良的耐熱沖擊性能，其耐熱沖擊性能遠(yuǎn)優(yōu)于氧化鋁陶瓷，與TiN基硬質(zhì)合金相近，因此可用于濕式加工;氮化硅與碳元素及一般金屬元素的化學(xué)反應(yīng)較小，同時具有良好的抗氧化性能，在1200℃以下基本上不會氧化，氧化溫度比YT類硬質(zhì)合金高200℃以上，其化學(xué)穩(wěn)定性較氧化鋁陶瓷低在高溫下易分解，分解出來的Si與金屬的親和力較大，這也是氮化硅陶瓷刀具耐磨性差的一個原因:氨化硅陶瓷的自潤滑性好，摩擦系數(shù)低，抗粘性能好，與有色金屬熔融體也不易反應(yīng)，用氮化硅刀具切削鋁、銅等有色金屬時，不易產(chǎn)生粘結(jié)和積屑瘤，有利于降低加工表面的表面粗糙度值，適用于粗銑、斷續(xù)切削、工件輪廓規(guī)則時的粗車以及濕式加工。
2)塞隆(Sialon)陶瓷，是由硅(Si)、鋁(Al)、氧(0)、氮(N)組成的化合物，Sialon便是這四種元素的合成詞。研究表明，當(dāng)Al203添加到Si3N4中作為燒結(jié)助燃劑時，二者可以形成固溶體，其中部分Si被A置換，部分N被O置換。形成固溶體后的組成為Si6-ZAlZOZN8-Z(Z為取代N原子的0原子數(shù))。由于品體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵的相似性，塞隆陶瓷和氧化鋁陶瓷的化學(xué)性質(zhì)相近，同氧化硅陶瓷的燒結(jié)相似性，要得到致密的組織，也要加入Y203等燒結(jié)助劑。塞隆陶瓷與氮化硅陶瓷相比，抗氧化能力、化學(xué)穩(wěn)定性、抗蠕變能力和耐磨性能都提高了。塞隆合金的抗彎強度達(dá)到1050~1450MPa左右，比氧化鋁基陶瓷高，斷裂韌度值也高于氧化鋁基陶瓷，因此具有優(yōu)良的抗沖擊性能，其抗沖擊性遠(yuǎn)優(yōu)于一般陶瓷，接近硬質(zhì)合金;塞隆合金的常溫硬度低于氧化鋁陶瓷，但高溫下的硬度要優(yōu)于氧化鋁基陶瓷;塞隆陶瓷的線脹系數(shù)比一般陶瓷低得多，因此具有良好的耐熱沖擊性能(抗熱震性能)。塞隆合金已成功用于鑄鐵、鎳基合金、鈦合金和硅鋁合金的加工，是高速粗加工鑄鐵和鎳基合金的理想刀具材料，其加工效率得到較大的提高。但塞隆合金不適于加工鋼料(因其溶解損速率很高)，其耐熱磨損性能比一般陶瓷刀具差。
3)氮化硅復(fù)合陶瓷，是在氮化硅中添加TiC、TiN等分散相制成的一種復(fù)合陶瓷分散相的加入不僅可提高陶瓷的硬度，而且還可提高陶瓷的斷裂韌度。氮化硅復(fù)合陶瓷的耐磨性較純氮化硅及塞隆陶瓷有明顯改善，具有優(yōu)良的耐性、熱硬性和抗熱沖擊性，其加工鑄鐵的切削速度可達(dá)1500m/min，生產(chǎn)效率較普通陶瓷刀片提高10倍，刀具消耗減少1/2。
(3)新型陶瓷刀具材料一般指的是通過新的方法改善陶瓷刀具的性能的材料如前述的品須增韌型陶瓷也可算是新型陶瓷刀具材料。另外，還有幾種被稱之為新型陶瓷的刀具材料。
1)梯形功能陶瓷刀具材料，其通過一定的工藝制作出組分、結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性能呈合理梯度變化的陶瓷刀具材料，可緩解陶瓷刀具切削過程中的機械應(yīng)力、熱應(yīng)力、提高抗熱震性和可靠性。
2)陶瓷-硬質(zhì)合金復(fù)合刀片，其是將陶瓷和硬質(zhì)合金通過燒結(jié)的方法結(jié)合在一起而得到的新型刀具材料，表層材料為陶瓷，其厚度遠(yuǎn)大于涂層的厚度。
3)粉末表面涂層陶瓷，是將硬質(zhì)合金粉末表面涂層陶瓷制成復(fù)合粉末，然后將復(fù)合粉末熱壓制備的新型刀具材料。這種方法突破了傳統(tǒng)刀具表面涂層的思路，變宏觀涂層為微觀涂層，解決了宏觀涂層易剝落、崩碎的缺點。