第二百三十二章 钢材与制炮
在工匠们震惊的眼神中,李啸笑而不语。
李啸前世作为二十一世纪钢铁冶金专业的大学生,当然知道,这个时代的百炼钢,其实有致命缺陷。
因为,钢的软硬,与碳素密切相关,含碳量高则硬,低则软。刀剑兵器,最理想的情况是外硬内软,外硬则刃口锋利,内软则剑身弹性好、不易折断。
偏偏百炼钢在反复锻打过程中,钢铁外层接触空气,碳被氧化,钢质因碳素降低而变软;内部不与氧气接触,碳素减少得不多。如此一来,形成外软内硬的结构,刃口软不够锋利,剑身脆硬而不够强韧。
诚然,百炼锻打有助于除去钢铁内部的渣滓,减少残留渣滓的尺寸,从而使其成分趋于均匀,组织趋于致密,细化晶粒,改善钢的性能;但含碳量分布不协调,是它不可避免的缺陷。
而且,时炼钢在加工中,因为反复折叠锻打,层与层之间形成了氧化膜,多次折叠又造成金属疲劳,所以锋利的同时,也变得很脆,经不起大力碰撞。
而李啸的那柄丑剑,因是用共析钢淬火后,整个剑身形成坚硬的马氏体,硬度极高,而在淬火后,重新加热,使剑身加温到500-600度,这叫做回火。淬火后再回火,钢铁内部形成回火索氏体,变得更加坚固、强韧、锋利无匹,远非百炼钢的硬度所能比。
这种淬火和高温回火的综合热处理工艺,现代的钢铁生产中,有个专用术语,叫做调质。
经过调质处理的共析钢,和老祖宗就会的百炼钢相比,在技术上超越了两千年,他们的碰撞会有什么样的结果,不言而喻。
只不过,因为这样的知识太超越了这个时代,那些基本上都是文盲或半文盲的工匠,要理解这样的现代知识,实在有些困难,故李啸无法对他们详说其中原理。只得含糊地告诉他们,这是自已以前碰到过一位高人,在其指点才得知的方法。
工匠们都是些只管吸取经验,倒也不愿细究根底的粗人,故李啸这个解释,也得以糊弄过去。现在知道了李啸这项崭新的坩埚炼钢技术,作头颜均等人皆是满脸喜色。大家都知道,现在有了这项高碳钢材生产技术,铁龙城的钢材产量可以大幅增加了,再不必象从前一样,碰运气才能出一块好钢。
同样满面笑容的李啸,向颜均问道:“现在铁龙城中,从事钢铁生产的人数以及生产设备情况,却是如何?”
颜均一脸自豪地急急答道;“禀李大人,自去年年底从河南带回的流寇俘虏,大批补入铁龙城中后,现在铁龙城中,共建有高炉6座,炒炉4座,每天的熟铁产量,平均为7万2千余斤,现在我铁龙城之处所产铁器,产量十分巨大,足以供应山东以及临近各省和蒙古诸部等处呢。”
李啸脸现微笑,心下亦十分欢喜。
他知道,要知道明朝工商业达到鼎盛的万历中期,一年的全国总共出铁量,也不过18万吨,铁矿消耗40至45万吨左右。
这个数字,听起来很多,但与现代中国相比,简直不值一提。
要知道在当代中国,早在2007年时,一年的钢铁总产量为48966万吨,与明朝相比,堪称天地之别,亦不为过。
而现在自已一天的钢铁产量,有72万斤,也就是36吨,那么,按一个月产20天计算,一个月的产量是720吨,一年的产量,则可达8640吨!
李啸的铁龙城,一年的钢铁产量,虽在现代中国微如毫芥,却亦足以傲视整个明朝各地的铁场与工坊。
而据现代中国探明,单县的铁矿蕴藏量,仅富集矿脉便有1亿五千万吨,足以供自已开采几十代了,李啸完全不必为矿石不足而发愁。
在李啸微笑沉思之际,吴亮犹然喜孜孜地补充说道:“李大人,现在我铁龙城中,人力安排大致为,挖矿队6000人,磨矿、洗矿、筛选以及运输人员4000人,操作高炉与炒炉的男工6000人,而锻冶场有男工1万8千余人,女工近1万人。另有弹药厂有男工500名,女工500人,投石机制造厂有男工500人、配合火炮火铳研制的男工有300人。”
听颜均说到火炮与火铳研制,李啸眼中一亮。
他在心下暗道,自已一直在关注其他方面的事务,却不知道,现在的火炮与火铳研制进度,进展得如何了。
接下来,李啸给颜均下了规定,要求他,从现在开始大批量坩埚生产钢材,以一个坩埚可产钢材50斤计算,每次用40个坩埚一同生产,使产量一次可达2000斤,也就是1吨的产量。因为坩埚是消耗品,重新制作坩埚需要时间,一个月就按15天生产时间计,使每个月的合格高碳钢材产量,达到15吨的最低生产标准。
李啸强调,用现在所生产出来的高硬度高强度钢材,全部用来制作并替换原有的枪兵精钢枪头,使枪头更锋利耐用。
然后,再用这类钢材替换盾兵的大盾蒙皮,使盾牌重量更加轻省,但防御力却可增强好几倍。
若钢材尚有多余,则供给火炮与火铳研发用。因为钢材的延展性与耐用性,可以比用熟铁制炮制铳强太多,李啸打算,在现有钢材可以足量供应的情况下,直接跃过原先用熟铁打制火炮与火铳的阶段,全部使用钢材进行生产。【】
对于李啸的要求,颜均一口应诺,他向李啸保证,一定会把这项钢材生产工作,保质保量加以做好。
从钢铁冶炼区离开后,李啸真接去了铁龙城西北区的火炮与火铳研发基地。
此时,火器总头赵杰,带着拂朗亚兰达,阿弥额尔,萨琮三人,以及一众李啸用盐款从东江镇换回来的工匠,正在准备试验铸造一部轻型红夷大炮。
按李啸原来的指示,赵杰等研发工匠,是要优先发展火炮,然后再研制火铳。
这是因为,现在的猛虎军,对于性能良好火力强大的火炮的渴求,远超诸如鲁密铳之类火铳。
这个年代,包括鲁密铳在内的火铳,因性能不稳定,打不响或炸膛的机率高,火铳手的威力,远远不如后世的陆军步兵。且以鲁密铳为例,平均只有50发左右的使用寿命,便会因为枪管开裂而报废,故其对于尚处于冷兵器向热兵器过渡的军队来说,并没有特别重大的帮助。
象猛虎军中,现在还剩下的四十多把鲁密铳,因已接近了鲁密铳的使用寿命。在下一次战斗中,李啸还真不打算再把他们派上战场。
而现在的猛虎军,其实最大的软肋,实是在于缺乏攻城手段。
上次攻打镇边城所,如果不是因为此城没有包砖,且年久失修导致城墙夯土松软,仅凭李啸的投石机投抛震天雷,根本不可能顺利攻下此城。
而镇边城所不能攻下的话,后来李啸的一系列计谋,都只会是空谈。
而要攻克重城,最佳的方法,当然是用重炮轰城,用极具冲击力的实心炮弹,狠狠撞开砸碎城墙与城门,这样的话,可以大大减少攻城时间,降低兵卒死亡人数,还可从气势上压垮守城敌军。
比如,在真实历史上,李自成在守卫潼关之时,清军将领多铎,为顺利攻下潼关,宁可多花近一个月的时间来等红夷大炮运来,也不愿意让手下兵丁蚁附攻城,从而平添不必要的死亡。
因为考虑到佛朗机、虎蹲炮、神威将军炮之类的火炮,无论是攻城还是守卫,威力皆是不足,且有投石机和震天雷可代替其部分功用,故李啸要求赵杰他们,在工匠人数有限的情况下,全力仿制出红夷大炮,让猛虎军也有能力攻打坚城。
见到李啸到来,赵杰忙令众人停下手中的工作,向李啸致意。李啸热情慰问了他们,特别是对三名葡萄牙人,李啸更用关怀的口吻,询问了他们的近况如何。
“李大人,我们在铁龙城生活得很不错,为了让我们生活得习惯,从住房到饮食,吴亮总管皆对我们安排得十分周到。”拂朗亚兰达一脸喜悦地向李啸说道。
“是啊,感谢上帝,让我们遇见了李大人,现在这里,我们每月拿足够的薪水,生活开销之类皆不用发愁,可以全身心投入火器研制,这种感觉实在是太美妙了。”萨琮眨着眼睛从一旁插言。
“李大人,我们在想,等到火炮研制成功后,我们还想把家属从澳门接过来,我会告诉他们,在这东方的国度里,生活条件绝不比在本国或澳门要差,我们也可以一家人团聚生活了。”
阿弥额尔最后发言,他一说完,三名葡萄牙人都用一种期待的眼光看着李啸。
李啸大笑,亲热地拍了拍各人的肩膀:“放心吧,你们的要求,本官承诺你们一定做到,火炮研制成功,你们便可去澳门将家属接来,从此一家团圆,就在我铁龙城中安心定居吧。”
李啸的回答,让三名葡萄牙人十分喜悦,随后李啸又与众人寒暄了一阵,便开始观看赵杰他们正在研制的这门轻型红夷火炮。
赵杰他们正在研制的的红夷大炮,是一门铜胎铁芯炮。
这是明末时,登莱巡抚孙元化等人,在获得青铜制成的西洋红夷炮后,进行仿制与改良,自行发展出来的一种先进铸炮方法。
而在同时期的欧洲,还是铸造同质的铜炮或者铁炮,而没有考虑混用两种材料以降低成本。一直要等到十八世纪中期水力机械普及以后,欧洲才出现铸造实心金属柱体,再钻孔而成炮膛,以获得性能较好得火炮的方法。
而这种火炮制作方法,简而言之,便是先铸造铁炮管,接着在上面再包以泥范,再浇铸一层铜炮管。这样结果就是外铜内铁双层炮管形式,可以降低火炮重量。并兼具铁炮铜炮的优点,即比铁炮耐用,又比铜炮便宜。这种炮不仅坚固耐用,射程比纯铁炮还要略远,成本也比纯铜炮要便宜很多。
这便是明末之时,自登莱火器研发基地投入使用后,孙元化等人,能够在几年内快速大量生产数以百计的红夷大炮的主要原因。
其实,这时的火炮完全可全部使用青铜制作,不但制作方便,性能还比铁炮好。实际上,直到1850年以前,不管东方西方,大部分的火炮还都是青铜或黄铜制的,特别是追求性能的大口径火炮更是如此。
但之所以,在历史的发展过程中,铜炮却逐渐被铁炮取代,最大的原因便是,因为欧洲是个缺铜地区,受限于铜的产量与价格,每门铜炮的价格,是同种型号铁炮的五倍!
这样一来,与铜炮相比,铁炮实在太便宜了。省钱还产量大,这就是几百年下来,为何西方各国无不大力发展钢铁铸造技术,并全力研制铁炮的主要原因。
而孙元化所发明的铜胎铁芯炮制造技术,算是两者折衷的产物。当然,也有考虑到中国缺铜的具体因素。因为中国与和欧洲一样,十分缺铜,是个有名的贫铜国。如果要和进口的红夷大炮一样,全部用青铜与黄铜来制造,因为铜价可把铁价昂贵得多,对于明末本以困难的财政来说,怕是无力负担了。
而真要解决铜矿昂贵的问题,除非大明帝国有能力把吕宋给占了,因为菲律宾的众多岛屿,皆是富含铜矿的地区。只不过,对于末代的明朝来说,这显然已超过了它的能力。
能把铜炮耐用的优点与铁炮廉价的优点结合起来,这也是孙元化的聪明之处。
至于目前的欧洲铁炮,虽然同样是铸造出来的,但性能比起有长期生产实践的铜炮来说,还是要差很多的。例如目前欧洲铜炮的身管寿命为1000发,铁炮则仅有600发。只有英国人生产的铁炮性能好一点,但其价格,却是欧洲其他各国所制铁炮的四五倍。
但实际上英国的铁炮性能好的原因,也是因为他们采取了颇为奢侈的制造方法:他们不采用目前欧洲流行的煤炭炼铁法,而是全用木炭炼铁造炮,与明朝质量最好的闽铁生产类似,从而保证了铁炮的性能。
而有得必有失,英国铁炮性能良好的代价就是,整个英国的森林被砍伐过度,森林覆盖率极低。直到十八世纪,英国开始采用焦煤炼铁,才部份缓解了这个问题。但是最终要到19世纪下半叶,在发明了用造渣法脱硫脱磷的方法后,才算真正彻底解决这个问题。
所以,虽然明末中国的火炮是由外国引进,但通过仿制与自力研究,实际上生产出来的新炮的各项性能不比西洋火炮差,一门铸好的铜胎铁芯炮,使用寿命平均可达近900发,而且在量产性与生产速度上,都比欧洲同类产品要好。
据说,当日孙元化制出这种中国独有的铜胎铁芯红夷炮后,一同参与研制的葡萄牙人都在感叹,中国人的智慧与能力,绝对只会在自视甚高的欧洲人之上。
故而,现在赵杰他们,继承使用这种孙元化在登州研发的铸炮技术,实是再正常不过的事情。
只不过,原本兴致勃勃地观看赵杰他们带着一众工匠忙碌不停的李啸,让他没想到的是,最终,他却只听到了赵杰一声惋惜的轻叹。
“唉,怎么炮管又铸差了。”(未完待续。)