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第152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。

——————————————————

(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.)

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