涂層硬質合金早在20世紀60年代已出現。采用化學氣相沉積（CVD）工藝，在硬質合金表面涂覆一層或多層（5～13μm）難熔金屬碳化物。涂層合金有較好的綜合性能，基體強度韌性較好，表面耐磨、耐高溫。但涂層硬質合金刃口鋒利程度與抗崩刃性不及普通硬質合金。

目前硬質合金涂層刀片廣泛用于普通鋼材的精加工、半精加工及粗加工。涂層材料主要：TiC、TiN、TiCN、Al₂O₃及其復合材料。

TiC涂層具有很高的硬度與耐磨性，抗氧化性也好，切削時能產生氧化鈦薄膜，降低摩擦系數，減少刀具磨損。一般切削速度可提高40%左右。TiC與鋼的粘結溫度高，表面晶粒較細，切削時很少產生積屑瘤，適合于精車。TiC涂層的缺點是線膨脹系數與基體差別較大，與基體間形成脆弱的脫碳層，降低了刀具抗彎強度。因此，在重切削、加工硬材料或帶夾雜物的工件時，涂層易崩裂。

TiN涂層在高溫時能形成氧化膜，與鐵基材料摩擦系數較小，抗粘結性能好，能有效地降低切削溫度。TiN涂層刀片抗月牙洼及后刀面磨損能力比TiC涂層刀片強。適合切削鋼與易粘刀的材料，加工表面粗糙度較小，刀具壽命較高。此外TiN涂層抗熱振性能也較好。缺點是與基體結合強度不及TiC涂層，而且涂層厚時易剝落。

TiC-TiN復合涂層：第一層涂TiC，與基體粘結牢固不易脫落，第二層涂TiN，減少表面層與工件的摩擦。TiC-Al₂O₃復合涂層：第一層涂TiC，與基體粘結牢固不易脫落，第二層涂Al₂ O₃，使表面層具有良好的化學穩定性與抗氧化性能。這種復合涂層能像陶瓷刀一樣高速切削，壽命比TiC、TiN涂層刀片高，同時又能避免陶瓷刀的脆性、易崩刃的缺點。

目前單涂層刀片已很少應用，大多采用TiC-TiN復合涂層或TiC-Al₂ O_3- TiN三復合涂層。涂層硬質合金是一種復合材料，基體是強度、韌性較好的合金，而表層是高硬度、高耐磨、耐高溫、低摩擦的材料。這種新型材料有效地提高了合金的綜合性能，因此發展很快。廣泛適用于較高精度的可轉位刀片、車刀、銑刀、鉆頭、鉸刀等。