材料的分类及其选用原则
材料的定义
材料是具有特定性质和结构，能够满足一种或多种使用功能的物质。材料是人类用以制造产品和构建基础设施的物质基础，具有特定的物理、化学、机械、电学、热学、光学、声学等性质。从石器时代、青铜时代到铁器时代，材料的演进与人类文明发展紧密相连。现代材料科学不仅关注材料的基本特性，更致力于通过研究和开发推动科技进步和社会发展。
材料的宏观分类
根据核心用途和性能特征，材料可划分为五大类。
结构材料：以力学性能为核心，用于承载和支撑。如建筑用钢材、航空用钛合金以及工程机械中的高强度钢
电子信息材料：电子工业和信息技术的基础，如半导体硅片、光刻胶、导电银浆以及光纤材料等。
能源材料：专注于能源的生产、储存与转换。如光伏电池材料、锂电池材料、燃料电池材料。
生物医用材料：用于医疗领域，需具备生物相容性。如人工关节、心脏支架、可降解缝合线等。
航空航天材料：需在极端环境下保持性能稳定。如发动机高温合金、卫星碳纤维复合材料、航天器防热材料等。
金属材料的详细分类
金属材料作为最重要的结构材料，可细分为四大类。
黑色金属材料：主要指铁、铬、锰及其合金，其中以铁碳合金即钢铁最为常见。其命名来源于钢铁表面常常被一层黑色的Fe3O4氧化膜覆盖, 而锰和铬也常用于与铁制造合金钢, 故将锰和铬与铁一起统称为黑色金属。该类材料可进一步划分为生铁、铁合金、铸铁，以及结构钢、工具钢、特殊钢和铸钢等。
有色金属材料：除黑色金属以外的所有金属及其合金。常见的有钛合金、铸造铝、铸造锌合金、纯铝、锌白铜、青铜、纯铜以及黄铜等。
复合材料：由两种或以上的材料通过物理或化学方法复合而成的新材料。例如金属基复合材料，即以金属为基体，加入增强相，如陶瓷颗粒、纤维等以提高其强度、硬度或耐磨性。
新型金属材料：形状记忆合金、超导材料、纳米金属材料等具有特殊的物理、化学或机械性能的材料。
常见的金属材料主要包括碳素钢、合金钢、铸铁等。
碳素钢是铁碳合金的一种，其主要成分是铁和碳，碳含量一般较低不超过2.14%。根据碳含量的不同，碳素钢可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
合金钢是在碳素钢的基础上，加入一种或多种合金元素（如铬、镍、钼、钛等）而制成的钢种。根据合金元素的不同和加入量的差异，合金钢可以分为低合金钢、中合金钢和高合金钢。
铸铁是铁碳合金的一种，其碳含量较高，一般超过2.14%。
机械设计中金属材料的选用原则
在机械设计过程中，金属材料的选择及运用分析是确保产品性能、寿命和成本的关键。金属材料的选择需遵循三个核心原则：
金属材料的负荷力大小与性质。金属材料在工作过程中承受的载荷包括自身重量和外部施加的压力，二者叠加构成总载荷。选用荷载力较强的材料有助于提升机械设备的持续工作能力，保障长时间稳定运行，从而进一步提高整机的工作效率。
零部件的特殊工作环境。不同金属热膨胀系数存在差异, 体积随温度变化的程度也不同。在高腐蚀, 高湿度的环境中工作的零部件，材料需要具备良好的耐腐蚀性和防锈性。耐磨性也是重要考虑因素，机械传动中的物理接触会导致磨损积累，最终影响设备寿命。
零件结构的复杂程度及材料的加工性能。金属材料需要经过铸造、锻造、 焊接、切削等多种加工工艺。因此，应选择具备良好的铸造性、锻造性、焊接性和切削加工性的材料，以保证制造效率与成品质量。
高端材料领域的国际差距与我司的优势
虽然中国材料产业取得了显著进步，但在航空航天、精密仪器等领域，与欧美、日本等发达国家相比仍存在差距。在高强度合金、耐高温材料、半导体原材料等方面，我国产品在纯度、疲劳寿命、耐腐蚀性等指标上仍待提升，部分高端特种材料仍需进口。
这种差距在具体材料对比中表现得尤为明显。以冷作模具钢为例，国产Cr12Mo1V1、日本SKD11、美国D2、德国1.2379虽然化学成分相同，但性能存在一定差异。普通国产的Cr12Mo1V1的耐磨合金通常低于SKD11，且易形成碳化物聚集，抗崩裂性能相对较差。日立金属和大同特殊钢生产的SKD11，凭借极高的纯净度、极细小的碳化物颗粒和均匀的碳化物分布，实现更稳定的热处理尺寸、更优的抛光性能、更高的耐磨性和更好的韧性配合。美国ASTM标准中D2钢热处理后色泽冷白，硬度高于SKD11，韧性没SKD11好，高应力处理容易出处微小缺口。德国1.2379的抗压强度对比SKD11更具优势。
然而，国内龙头特钢企业如东北特钢、抚顺特钢等，通过引进国际先进的冶炼装备和生产工艺，已显著提升Cr12Mo1V1材料的综合性能。其生产的Cr12Mo1V1在纯净度、碳化物均匀性、热处理稳定性等关键指标上已达到国际同类产品水平，能够替代进口SKD11、D2以及1.2379等材料。在精密模具、高负荷刀具、医疗零件、汽车零部件等高要求领域，国产高端材料已通过多项国际认证和终端客户验证，展示出与国际高端材料相当的性能一致性和可靠性。
在这一背景下，我司持续深化与国内顶尖材料企业的合作，共同推进材料性能优化和应用创新，并将对品质的极致追求贯彻到每一类国产材料的开发与选用过程中。我们精选优质供应商，通过严格的光谱分析、硬度测试、金相组织检测等，确保其纯净度、均匀性等关键指标稳定可靠，符合高标准的质量要求。同时，公司具备采用国外客户提供原材料的成熟经验，可对接日标、德标等国际材料标准。依托东莞制造业基地的供应链优势，可在本地市场便捷采购日本神户制钢、瑞典SSAB等国际知名品牌的材料，缩短采购周期并控制成本。
目前，本公司可加工的材料范围广泛，涵盖钢、不锈钢、钨钢等黑色金属材料，铜、铝、钛合金等有色金属材料，哈氏合金等复合材料、POM、PEEK等非金属材料，能够满足多样化的高端制造需求。