比利时马科托立磨辊,英雄无悔

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能否使一个零件上同时满足抗磨损的部位具有极高的硬度和耐磨性，而基体部分却具有高的强韧性和可靠性？有意思的是，往往高硬度、高耐磨材料大多由昂贵的高合金组成。而一般韧、塑性材料大部分却是价格低廉的“贱”金属。这样在实现耐磨件“刚柔相济”的同时兼有良好的经济性，岂不是一举两得。现代复合材料的定义是：由两种或两种以上不同化学性能或不同组织结构的物质，通过不同的工艺方法，以微观或宏观的形式人工合成的多相材料，即为复合材料。复合材料为多相结构，一类组分（或相）为基体，另一类组分（或相）为增强相。

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尽管复合材料定义的细节有所不同，但其要点是共同的：其一是含两种以上不同的组分，其二是具有每个组分所不具备的优良性能。

复合材料目前已成为自然科学三大支柱之一的材料科学中的一个极有前景的分支。美国金属材料信息分析中心（MMGIAG）与欧盟材料学家预计，在 2020 年前复合材料呈现出空前的高速发展。其重点是纤维增强复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料。这即将涌现出的一大批重要的甚至是革命性的技术成果和新兴产业，必将改写整个材料科学史。其实复合材料技术早在我国的汉代即已达到了一定的水准。爱好武侠小说的朋友们一定会对《水浒》中武松手里的“镔铁宝刀”记忆尤甚。英雄出场，一道闪电，宝刀所向，折戟断剑、鬼哭狼嚎。这“镔铁”又称“花纹钢”、夹钢”， “ 其实是引用两种不同含碳量材料，一层高硬度钢（高碳钢）一层高韧性钢，（中碳钢），反复锤锻、折叠。中国优秀的民间工匠，可将一小块夹钢锤锻、折叠至 4096 层。而将其推至的，当属来自丝绸之路彼端的“大马士革钢”（即“雪花镔铁”）和日本“菊花钢”。当年抗倭英雄戚继光的军队迎战倭寇初期，手中的兵器常遭精良的日本刀磕折，死伤惨重。无奈发展厚背刀迎战，虽不再易断，但一经正面招架，刃口常翻卷，甚至不能伤敌，远不如日本“菊花钢刀”灵动沉猛。为长久之计，戚继光请准朝廷设法利诱海盗，走私日本军刀一批，戚继光召集工匠，日夜兼程仿制改良，终得史上着名的 “戚家刀”。此刀配合凌厉的“戚家刀法”，所向，杀伤力极大。

日后在战场上，这为数仅数千把的中日“混血”军刀，大放异彩，直将倭寇砍得剑崩刀裂，东洋武士血流成河，魂丧他乡。

其它如勾践、干将、莫邪、鱼肠、湛泸、轩辕、龙泉、棠溪等宝剑，或据史书记载推理，或假现代金相化学分析，无不与复合材料有着直接或间接的渊源。而今，在水泥工业常用的金属耐磨件有钢球、衬板、颚板、板锤、锤头、磨辊、磨盘、挤压辊、篦冷机篦板 9 大类。早在上世纪八十年代，我国便对属复合材料耐磨件展开了研究，并在衬板、颚板和小型锤头上取得了阶段性进展。钢球和衬板技术早也在上世纪八十年代即已成熟，这些年来国内更是有大批企业将其做得炉火纯青且物美价廉。而颚板和板锤则分别使用高锰钢及高铬铸铁，效果基本都令人满意，唯有后 5 项目前尚处在不断的探索、发展之中，但可以肯定的是，这 5 类耐磨件中，今后一定是各种各样的复合材料占据主导地位的。

目前，水泥工业常用的金属复合材料主要有金属镶铸、双液属复合铸造、铸渗及自蔓延合成 4 大类。

如今风头正劲的郑州“大金牙”超级锤头和比利时马科托“Duocast”、X-Win 磨辊、磨盘，是两个成功的范例。现代新型干法生产线石灰石破碎机的工作特点，一是给料块度大（边长 1.5m）。二是要适应较高硅含量石灰石和夹层土的不利条件。一方面锤头要有极高的韧性来抵抗单重至 5 吨的大块石灰石剧烈冲击。

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二是要有足够高硬度来抵抗高硅（SiO2 含量＞4.5%、单体尺寸＞45μm）强磨蚀性石灰石。硬要让高硬度与高韧性这两个本是水火不容的 “冤家”聚在一起，单质金属是很难做到的。 2002 年，栏主在浙江考察水泥市场发现，有许多生产线使用的破碎机锤头寿命均达不到一个月，最严重的甚至不到一周。

且不说磨损成本居高不下，现场频繁更换笨重的锤头，员工异常辛苦。真是劳民伤财！郑州迅即作出技术判断：唯有复合材料技术方可解决这一难题。于是首先在可商业化的耐磨材料中，选择韧性的超高锰（Mn18Cr2）做基体，并用铌、钒、钛、钼、稀土等元素细化晶粒，净化晶界。而后，关键是在其工作部位如同镶牙一般镶上硬度仅次于金刚石、高达 HRA90 的钨钛合金。在七十年代初，全军曾掀起一股研究、练习“打坦克”的热潮，以防范北方邻国的铁甲大军。