大明铁卫 - 第一百五十三章 石墨化退火

    见陈雨终于认可了炮型，公沙·德西劳也松了一口气。他想了想，决定把这种炮唯一的短板告诉雇主。
    “很高兴您能认可这种火炮。但是不得不很遗憾地告诉您：由于目前钢铁材质的问题，这种炮不得不用青铜铸造。而铜这种材料的匮乏程度想必您也是心知肚明的……”
    陈雨本来兴致勃勃，听到这话冷静了下来。德西劳的话换个角度来理解，就是可以小批量制造，但是大规模量产会受到材料来源的限制。
    明知是徒劳，他还是问了一句：“用铁不行吗？”
    德西劳回答：“小炮用青铜，重炮用铸铁，这是之前就得到您批准的方案。虽然用铁也能铸造这样的小炮，但是目前条件下炼出的铁，无法胜任高频率的炮击强度和温度，比青铜材质更容易炸膛，出于对士兵生命负责的考虑，个人觉得还是用铜为好。”
    陈雨默然。他对这种两百斤小炮的定位是步兵支援武器，射击频率肯定远远高于用于港口和城池防御的要塞炮，如果轻易就炸膛，那就违背了设计这种炮的初衷。可是铜料的贵重和获得难度也是无法回避的问题，目前千余人的队伍还好，将来要是扩军，上哪里找这么多铜来铸炮，难不成收集铜钱融化吗？这种成本远远超出了他的预期。
    就在他陷入两难之际，人群中的林继祖站了出来，对陈雨说：“大人，也许我有办法解决这个难题。”
    陈雨眼睛一亮：“真的吗？”
    林继祖转头问德西劳，“德先生，生铁铸炮的最大问题就是太脆，对不对？”
    德西劳点点头：“生铁的特性是硬而脆，抗拉性太差，高温和高膛压下非常容易炸膛。另外，材质太硬就意味着可加工性太差，内壁基本上没法切削镗光，粗糙不平、气孔很多，导致气密性变差，推力不够，炮弹的威力也会随之下降。而铜的延展性和可加工性都比生铁强，是目前最合适的材质。”
    陈雨插了一句：“说到延展性和可加工性，制作火铳的熟铁也够软啊，为什么不能锻造大炮？”
    没等德西劳回答，在一旁观摩的铳坊管事林阿福接上话头：“大人，熟铁用来打制铳还成，炮就不行了。一来，人力捶打不了这么厚的铁块，铁皮卷成铳还勉强可以，炮就别想了；二来，熟铁太软，硬度还不如铜，最多做铳管，用来做炮管，只怕没几炮就要变形……”
    德西劳赞善地说：“林的说法很专业，听说他是这里最优秀的铁匠。事实基本上就是他说的那样，熟铁做成火枪是锻造，而厚重的炮管是无法使用人力锻造的，所以只能融化成铁水之后用模具铸造。另外，相对柔软的熟铁承受不住火炮的膛压，很容易变形，使用寿命极短……”
    陈雨对林继祖说：“那么你用什么办法解决这个难题？”
    林继祖指了指自己的父亲林阿福：“我爹就行。”
    林阿福莫名其妙：“不懂不要乱说，我就是个铁匠，打把铳还成，哪里会铸炮了？”
    “其实办法很简单，老祖宗已经给咱们指了明路。”林继祖说，“就是把已经做成成品的生铁铸件焖烧后再冷却，行话叫退火，这样就能让那个生铁变软，又不至于到熟铁那种软的程度，这样既能避免材质太脆，又有一定的韧性，还利于切削加工。”
    林阿福若有所思：“你说的，就是做锄头、镢、锛之类农具的法子？”
    “对啊，我就是看爹你给街坊做农具才想到这个法子的。”林阿福解释，“纯生铁的锄头硬倒是硬，可是容易断，焖烧退火之后就坚韧了很多，能够捶打，还不会轻易断裂。”
    其实这种工艺在汉代就出现了，学名叫做石墨化退火工艺，汉代称之为柔化处理。当时生铁打造的釜、剪、镰、斧、铲、铧等生产工具都是用这种工艺进行处理，让又硬又脆的生铁变为不易折断的韧性铸铁，也叫可锻铸铁，欧洲人叫展性铸铁，比18、19世纪大规模使用的灰口铸铁（注1）有更好的塑性和韧性，硬度和韧性接近于优质碳素钢，而且比钢更好加工。
    陈雨惊喜地问：“就这么简单，生铁焖烧退火就能代替铜？那么重炮也可以用这样的办法吗？”
    林继祖摇摇头：“这样的办法只能用于小铸件，锄头、斧头之类，太大、太厚的铸件没法控制焖烧的力道和内外壁冷却的速度，不管是外热内冷还是外冷内热都更容易炸膛。像这种小炮已经是极限了，更大就不行了。”
    “好吧，能够找到铜的代替方法就行了。”陈雨只能放弃了得寸进尺的想法，只要能保证小炮将来能够大规模量产，而且不需要耗费贵重的铜，就足够了。
    林阿福补充了一句：“大人，继祖说的这个法子一般是用来打制锄、镢、锛等农具的，工艺有些繁琐，如果在铸造大炮的成品之后再加上这样一道工序，那么铸炮的时间就长了许多，也不知道会不会耽误大人您的事情？”
    “生产周期长一点倒无所谓，只要能铸造出精良的火炮，我可以等。”陈雨对人力成本和时间成本的增加倒不是很在意，现在首先是解决有和无的问题，不是追求效率的时候。
    众人拾柴火焰高，困扰火炮的难题就这样以“会诊”的方式破解了。
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    （注1：古人炼铁得到的大多为白口铸铁，硬、脆，抗拉性差且不容易加工，而近代高温炉得到的灰口铸铁抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好，同时铸造和切削加工性能较好。鸦片战争时期，清朝和西方在铸炮工艺、材质上的差距达到了顶峰，清朝的岸防炮材质全部是白口铁，粗糙、气密性差、容易炸膛，而英军大部分是灰口铁，其舰炮性能优越得多，射程和威力都远超对手，也不需担心炸膛.）