第199章 铁模铸炮与黑心韧化
饭碗撤下去之后，朱橚站起身来，拍了拍袍角的铁屑。
“这棚子地方太窄，画图施展不开，可有宽敞些的去处？”
吕德福忙道：“有的有的，前院的正堂便是，只是那处素来是孙福贵办公之地。”
“孙福贵？”朱橚朝院门外瞥了眼，“他已经去诏狱了，那处今日起归我用。杜公公，让人腾出来。”
杜安道应了声，转身吩咐下去。
不多时，众人到了正堂。
正堂倒也阔朗，正中摆着张花梨木大案，案上文房四宝齐全，四周架子上堆着各式图纸与账册。
朱橚走到案前，扫了眼砚台中干涸的残墨，没有动笔，转而从怀中摸出支黑色的细长物什来。
众匠师好奇看去，见那物什约莫筷子粗细，通体黑亮，削尖了的那端泛着暗沉的光泽。
毛广义凑近了两步：“殿下，这是何物？”
“石墨笔，格致院新造的。”
朱橚随口答了句，在纸上划了几道，笔尖留下的黑色痕迹清晰锐利，比毛笔蘸墨利落了数倍。
众人啧啧称奇，朱橚却已经看向了陈奉山。
“陈师傅，你方才说铁模铸炮万万不能，可否细说缘由？”
陈奉山上前拱手道：“回殿下，铁模铸造本是老祖宗传下来的手艺，早在战国时便有了。如今我等也会用铁模来铸造箭镞、刀锷之类的小件器物，倒也顺当。”
“可若是用来铸造火炮，那就万万不成了。十年前，我也曾试过用铁模来铸炮，想着能快些交差，谁知铸出来的炮身，竟全是白口铁。”
陈甄在旁边仰着脸问：“爹，白口铁是什么？”
陈奉山叹了口气：“白口铁又硬又脆，敲两下就裂，哪里经得住火药的冲击？当时试炮，只装了五成火药，那炮身便炸了个稀烂，险些伤了人。”
几个年轻匠人脸上，也都露出了茫然的神色。
毛广义在旁边接过话头，继续解释道：“奉山那回试炮，差点要了两条人命，因此要造火炮，非得用灰口铁不可。可这灰口铁，只有用泥模慢慢铸，才能稳稳当当成形。泥模铸炮，工期短则月余，长则数月，想快也快不了。”
朱橚点了点头。
他自然明白其中的缘由。
铁模散热快，铁液冷却太急，铸铁中的碳来不及析出石墨便凝固成了碳化铁结晶，这便是白口铁。
而泥模散热慢，给了铁液充足的时间完成石墨化，碳析出成灰色的片状石墨，这才是灰口铁。
道理说来简单，可要如何解决，却难倒了无数工匠。
直到清末，才有个叫龚振麟的匠人，从失蜡法的刷泥浆工艺中得了灵感，发明出铁模铸炮法。
可即便如此，废品率仍旧不低。
朱橚提起石墨笔，在纸上勾勒出炮模的剖面轮廓，又在模壁上标注了几层涂料的位置。
“陈师傅说得不错，铁模散热快，这是症结所在。若要用铁模铸炮，就得想法子让它散热慢些。可以在铁模内壁先涂稻壳灰与细沙泥的混合浆料，再刷上窑煤水，这样能延缓铁液降温的速度。如此操作，两三日便可铸出炮来，比泥模快了十倍不止。”
众匠师纷纷围到案前看图。
陈奉山盯着图上的标注，喃喃道：“妙，这法子妙，若是如此，倒真能快上许多。”
可他转念想了想，又皱眉道：“泥浆太薄，只靠这层涂料，怕还是不能彻底解决白口化的问题，仍会有不少废品。”
“自然。”朱橚搁下石墨笔，看向众人，“所以我还有第二个法子。”
“什么法子？”毛广义抢先问了出来。
“将铸出来的白口铁炮，放入密闭的闷炉中，高温焖烧数日，便能将白口铁彻底转化为灰口铁。”
堂中安静了。
陈奉山瞪着朱橚，额角的筋绷了绷：“殿下，铁都铸成了，还能再变？这……恕小人直言，实在闻所未闻。”
旁边有个年轻匠师小声嘀咕了句：“铸都铸完了还能变性子，这也太匪夷所思了。”
毛广义回头瞪了他两眼，那年轻匠师赶忙缩了脖子。
朱橚也不恼，笑道：“若是真有这样的技术，铁模铸炮的废品全部回炉焖烧，白口转灰口，两个法子叠在一处，火炮的产量能翻上数倍，造价还能省下大半，岂不两全其美？”
陈奉山深吸了口气：“殿下，这到底是什么法子？”
“黑心韧化处理。”
朱橚重新拿起石墨笔，翻过纸张，开始画闷炉的图示。
那炉子的样式颇为奇特，不似寻常的冶炼炉，炉身密闭，顶部仅留小口，炉壁四周画了许多弯曲的通道。
“这叫火焰反射加热炉。将白口铁炮放入炉中，用木炭缓缓加热，火焰在炉壁之间来回折射，将炉温稳定维持在特定的区间。如此焖上数日，白口铁中的碳化铁便会慢慢分解，析出石墨，转化为可锻铸铁。”
这种方法，就是后世八爷大名鼎鼎的土方法——黑心韧化技术。
1939年，日军所谓的“名将之花”阿部规秀被八爷迫击炮击毙后，各抗日根据地对该型火炮的弹药需求大幅上升，然而彼时面临着突出的炮弹铸铁白口化技术难题。
后来从德国回来的陆达总工，将热处理工艺带了回来。德国人用的是白心韧化法，需要加矿石做氧化处理，工艺条件更加苛刻。陆达根据敌后缺乏精密器材的实际条件，改良采用了美国的黑心韧化法，原理便是高温闷烧。
最绝的是控温手段。
朱橚在图纸上标注了操作流程，又画了个装炉的示意图，在炉膛中炮身的旁边，画了几块小方块，旁边注了两个字：银锭。
“控温的法子很简单。银的熔化温度在九百六十度上下，恰好落在韧化所需的温度区间内。将银锭放入炉膛，观察银锭的状态。银锭化了，说明温度到了，撤火计时。等温度降下来，再添火加热，银锭再化，再撤火。如此反复，便能将炉温稳稳地控制在韧化所需的范围之内。”
陈奉山盯着那张图，看了许久，忽然紧锁的眉头舒展开来：“用银子测温，这法子简单又准确，妙，实在是妙。”
他抬头看向朱橚，面上满是敬服之色：“殿下，您这制图的功夫，小人造了半辈子炮，画了半辈子图纸，不及您十分之三。”
其余匠师也纷纷附和。
不同于大明传统写意式的图纸，朱橚画的全是标准的工程制图。
三视图、剖面图、局部放大图，线条横平竖直，圆弧规整，每处尺寸比例都标注得分毫不差。
众匠师私下交换着眼神，面上掩不住的惊骇。
这位吴王殿下的本事，当真是深不见底。
朱橚继续埋头作图。
石墨笔在纸上沙沙作响，很快又画出了好几张图来。
最后那张图上，画着的火炮形制与众人此前见过的截然不同。
炮身前半段纤细修长，后半段却急剧膨大，浑圆粗壮，整体看上去颇似倒置的梅瓶。
图纸上端，写着“瓶形炮”三个字。
陈甄踮着脚尖凑到案边，歪着脑袋看了半天，冒出句：“爹，你看，这炮好生奇怪，屁股大，嘴巴小。”
陈奉山凑了过来，端详了许久，面色渐渐凝重起来。
“殿下，小人看出来了。以往咱们造炮，为了防止炸膛，都是将整个炮身铸得极厚。可这样做，炮身的死重便降不下来，搬运调度都是大麻烦。”
他指着炮尾那粗大的部分：“可这门炮只在尾部加厚，那里承受火药爆炸的冲击最大，理当最厚。前段炮管承受的膛压逐渐递减，便做得细些薄些。如此设计，既保住了强度，又省下了大量的铁料和重量。”
他将图纸传给毛广义，毛广义看完又传给下个人，十来个匠师争相传阅，棚中嗡嗡的议论声便没停过。
这些图纸上的每项技艺，拿到皇城外去，随便挑出哪样来，都够一个匠人当作传家的本事世代相传。
可如今，全部摊在了他们面前，毫无保留。
这门炮的原型，是朱橚前世记忆中1850年美国人罗德曼为海军设计的一款舰载重炮，因其外形酷似一只倒立的啤酒瓶，在后世颇为知名。
罗德曼的思路说来也不复杂。
炮膛内各处承受的压力本就不均匀，药室处最烈，往炮口方向逐段衰减，那么炮壁的厚度便该跟着压力走，哪里吃力大便往哪里堆铁。
如此一来，同样重量的铁料，能撑住比传统直筒炮更高的膛压，射程自然也就更远了。
罗德曼和他的火炮（除了舰炮，还有12磅野战炮）
朱橚将最后那张图画完，搁下石墨笔的时候，陈奉山却没有跟着众人传阅，而是眉头拧了起来。
“殿下，这门炮的尾部厚重自然没有问题，可前段的管壁……太薄了。口径比如今的火炮大出许多，管壁却只有这么点厚度，寻常的铁料怕是撑不住。除非用广铁。”
广铁，广东佛山出产的精炼熟铁，含杂质极少，韧性远胜寻常铁料。
可佛山到金陵路途遥远，运费高昂，且产量有限，根本无法满足短时间内大量铸造的需求。
朱橚靠在案沿上，脑中快速转着念头。
古代铁料除杂，无非两条路子。
百炼锻打，反复折叠捶击，将杂质挤出去。
或者炒钢法，在炒炉中翻搅铁液，烧掉多余的碳。
可这两种法子除杂之后，铁液都会变成固态的熟铁，无法再浇铸成型。
要在铁液状态下完成除杂，关键便在造渣。
用特定的矿料投入铁液之中，让这些矿料与铁液中的有害杂质发生反应，生成浮在铁液表面的炉渣，捞掉炉渣，铁液便干净了，且始终保持液态，可以直接浇铸。
后世炼钢炉中的造渣剂配方，说穿了并不复杂。
朱橚拿起石墨笔，在纸上写下了三味主料。
“陈师傅，记下来。”
“主料，石灰石。石灰石投入铁液后，能与铁矿中那些熔点极高的硅质杂物反应，生成硅酸盐浮渣，将硫、磷等有害杂质裹挟带走。”
“辅料，萤石。萤石能提高炉渣的流动性，让渣液不会黏在铁液中沉底，而是顺畅地浮到表面，方便捞除。”
“助溶剂，苏打。苏打能降低炉渣的熔化温度和粘度，让造渣的过程在更低的炉温下便可完成，省炭省工。”
他将三味料的配比逐条标注在纸上，又画了操作流程的示意图，从投料的时机、搅拌的方式到捞渣的手法，每个步骤都写得明明白白。
“有了这套造渣的法子，不必再千里迢迢从广东运铁。就地取材，用寻常的铁料熔炼，投入造渣剂除杂，出来的铁液品质不逊于广铁，且始终保持液态，可以直接浇入铁模。”
陈奉山将那张配方图捧在手中，盯着看了许久，两手微微发颤。
他造了半辈子炮，最大的心病便是铁料的品质参差不齐。
同样的炉温、同样的模具，这批铁料铸出来的炮身结实耐用，换批铁料便脆得跟瓦罐似的。
根子就出在杂质上。
他知道问题在哪里，却从来没有找到过解决的办法。
如今这张薄薄的纸上，三味矿料，几行配比，便将困了他数十年的难题破了个干净。
毛广义凑过来看了两眼那张配方，闷了半天，憋出句：“陈奉山，你还愣着干什么？赶紧找人去备料啊。”
棚中的匠师们也回过神来，七嘴八舌地议论开了，有人已经在盘算石灰石和萤石的采买渠道，有人在琢磨闷炉的砌筑该从哪里动工。
陈甄拽着父亲的衣角，仰着脸问：“爹，咱们是不是要造很厉害的炮了？”
陈奉山低头看了眼儿子，伸手揉了揉他的脑袋。
“嗯，很厉害的炮。”
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