南海子·大明火器厂试炮场
腊月的寒风掠过空旷的试炮场，卷起地上的尘土和枯草。
与京城年关将至的喧嚣不同，这里的气氛凝重而紧张，空气中弥漫着硝烟、铁锈和一丝不易察觉的焦灼。
试炮场中央，四门黝黑锃亮、造型迥异于传统明军火炮的新式大炮，如同沉默的巨兽般一字排开。
炮身线条流畅，炮口高昂，在冬日惨淡的阳光下闪烁着金属特有的冷硬光泽。
炮身关键部位，如炮耳、炮口等处，可以看到锻造精良的熟铁炮箍紧紧箍住，更显坚固。
周围，一群身着粗布短袄、脸上沾着煤灰和汗渍的工匠们正紧张地进行最后的检查，低声交谈着，眼神中既有期待，也有一丝难以掩饰的忐忑。
人群中，一个身影格外显眼。他身着七品文官的青色鹭鸶补服，这本该是代表身份与威严的官袍，此刻却显得异常“狼狈”；
他袖口沾满了黑乎乎的油污和铁锈，下摆甚至被火星燎出了几个小洞，衣襟也皱巴巴的。
头发有些凌乱，眼窝深陷，布满血丝，显然是连日操劳、睡眠不足所致。但那双眼睛，却异常明亮，紧紧盯着眼前的四门大炮，闪烁着近乎狂热的专注与期待。
此人正是大明火器厂主事——孙元化。
几个月前，他还只是一个醉心于火器奇巧、屡试不第的举人。谁曾想，因缘际会之下，他精心绘制的火器图说，竟入了深居宫禁的年轻皇帝的法眼！
一道圣旨，将他从江南召至京师，委以重任，成了这新设火器厂的主事。这份知遇之恩，让他感激涕零，更激发了他胸中压抑已久的抱负。
特别是数月前老师亲自送来、由陛下特赐的几门“天启四马重炮”。
那精妙绝伦的设计、远超明军现有火炮的威力和射程，让孙元化如痴如醉。
他废寝忘食，日夜钻研，带领工匠们反复拆解、测绘、试验，誓要将这“天启四马炮”的精髓吃透，并融入大明自身的工艺之中。
然而，最大的难题在于铸炮之法。传统的泥范铸炮，工序繁琐，耗时漫长，且成品率低，炮身常有砂眼、气孔，极易炸膛。
更棘手的是，大明缺铜，纯铜炮造价高昂，难以大规模装备；而纯铁炮，受限于当时冶铁工艺（杂质多、延展性差），同样面临炸膛风险。
孙元化没有退缩，他大胆地抛弃了沿用数百年的泥范法，提出了一个创造性的想法——铁模铸炮！
用铸铁制造可重复使用的模具，此法一旦成功，将极大缩短铸炮周期，提高成品率。但难度也极高，对铁模的精度、耐热性、脱模技术都是严峻考验。
同时，为了解决材料问题，他结合自己前期铸炮的经验和从天启重炮中获得的灵感，创造性地提出了铁芯铜体复合结构的铸炮方法：
先制作好铁胎，待其冷却后，再将铜水浇筑在铁胎外，形成铜壁，利用铜冷凝时的收缩特性压紧铁胎，使两者紧密结合。
用后世科学的观点来讲，这一工艺可以说是材料力学与热加工工艺的完美结合：
一方面，铸铁具有高硬度、高抗压强度的特性，能够有效承受火药燃气爆炸瞬间产生的超高膛压，可以为炮身所需的结构刚度和强度基础。
而外层铜体的延展性好，可缓冲应力，减少炸膛风险，同时铜的致密性好，能降低火药燃气泄漏，提升火炮射程和精度。
特别是在在高温铁芯上浇铸熔融铜液，利用巨大的温差：确保铜液流动性极佳，能充分填充铁芯表面的微孔和缝隙。在铁芯与铜液的界面发生元素扩散，形成一层冶金结合层。
冷却过程中，铜的收缩率大于铸铁。冷却后，铜层对铁芯产生强大的箍紧力，提高了铁芯在承受膛压时的抗拉强度。
另一方面：由于铜层提供了良好的韧性和应力缓冲作用，铁芯的厚度可以大幅减薄（减少40%），同时复合结构的整体抗压强度反而提升五成。
这使得火炮在保持甚至超越威力的前提下，重量减轻三成，机动性显著提高。
而且采用铁芯铜壁工艺制造的火炮，相比全铜炮可节省约 70%的铜料，且管壁较薄、重量较轻，铸造花费也相应减少。
此法通过复合结构实现了性能和成本的最优解，在 17世纪上半叶处于全球领先地位。
例如崇祯十五年使用此法铸造的“定辽大将军”铜炮，全长 3.8米，内径 10厘米，采用该工艺后耐用性比纯铁炮提高 5倍，早于美国南北战争时期的罗德曼法 200余年，
为了这个目标，孙元化几乎住在了火器厂。他与工匠们同吃同住，在炽热的熔炉旁挥汗如雨，在冰冷的铁模前反复调试。
失败了一次又一次，图纸堆满了案头，废品堆成了小山。他那身官袍，便是无数次亲临一线、与工匠们并肩奋战的见证，早已不复当初的整洁。
“孙主事，”一位头发花白、经验最丰富的铸炮老师傅走上前，声音带着一丝沙哑的激动，
“四门炮都已检查完毕，铁模严丝合缝，铜壁浇铸均匀，无砂眼、无气孔！铁胎铜壁结合处也打磨光滑，堪称……堪称完美！”
老师傅的手微微颤抖，他干了一辈子铸炮，从未见过如此精良的炮身。
孙元化伸出手，粗糙的手指缓缓抚过炮身那独特的、由内而外透出的金属质感。内层是深沉坚硬的铸铁，外层则是相对温润的铜，两者在高温下熔铸结合，浑然一体。
“孙主事，您看这结合处……”老工匠头儿老张凑过来，指着炮身中段一处接口，声音带着一丝忐忑，
“按您说的法子，铁芯刚铸好，还烫得吓人，咱就赶紧浇铜……这铜汁子跟铁芯子，真能‘咬’得这么死？”
孙元化用力按了按那结合部，感受着其下传来的坚实触感，脸上露出一丝笃定的笑容：“张师傅，放心！这法子，妙就妙在一个‘趁热’和一个‘咬合’！”
他指着旁边一块冷却的边角料断面，对围拢过来的工匠们解释道：
“各位师傅请看此断口：内里铸铁为芯，性刚，承力之骨也；外层裹铜，性柔，纳力之皮也！”
他拿起一块小铁片，用力掰了掰，铁片纹丝不动，却发出脆响：“寻常铁炮，便如这纯铁，硬则硬矣，却少了些回劲。
若炮膛内药发之猛力骤集，便如以石击卵，稍有些微砂眼、应力，便要崩裂——此乃往日炸膛之根由！”
又取过那薄铜片，以指弯折数次，铜片弯而不断：“铜则不然，其性柔而有韧性。咱这铁芯铜体炮，妙就妙在‘刚柔相济’！”
他指向炮身，语气愈发笃定：“药发之时，膛内雷霆之力，首冲铜层。这铜皮先受其力，柔化之，再散于全炮。
如此一来，铁芯所受之力便缓了几分，且匀了几分，不致于一处受力过巨而崩裂。”
“更有一层，”他加重了语气，“铜善导热。炮内药火之烈，可借铜层速散，不使积于一处而烧炙铁芯。铁芯不受骤热，铜皮缓其猛力，这炮身自然稳如泰山！”
一番话，以工匠们熟稔的“骨”“皮”“刚柔”作比，却又句句落在器物特性与受力之理上，既通俗晓畅，又透着股子格物致知的道理。
张老头恍然大悟，拍着大腿：“原来如此！妙！妙啊！主事！您这法子，神了！简直是鲁班爷再世！”
旁边另一位负责材料的工匠也忍不住插话，脸上带着精明的笑容：“主事，还有这用料，省大发了！铜多金贵啊！咱这铁芯铜体的法子，比造纯铜炮，足足省下四成的铜料！”
腊月的寒风掠过空旷的试炮场，卷起地上的尘土和枯草。
与京城年关将至的喧嚣不同，这里的气氛凝重而紧张，空气中弥漫着硝烟、铁锈和一丝不易察觉的焦灼。
试炮场中央，四门黝黑锃亮、造型迥异于传统明军火炮的新式大炮，如同沉默的巨兽般一字排开。
炮身线条流畅，炮口高昂，在冬日惨淡的阳光下闪烁着金属特有的冷硬光泽。
炮身关键部位，如炮耳、炮口等处，可以看到锻造精良的熟铁炮箍紧紧箍住，更显坚固。
周围，一群身着粗布短袄、脸上沾着煤灰和汗渍的工匠们正紧张地进行最后的检查，低声交谈着，眼神中既有期待，也有一丝难以掩饰的忐忑。
人群中，一个身影格外显眼。他身着七品文官的青色鹭鸶补服，这本该是代表身份与威严的官袍，此刻却显得异常“狼狈”；
他袖口沾满了黑乎乎的油污和铁锈，下摆甚至被火星燎出了几个小洞，衣襟也皱巴巴的。
头发有些凌乱，眼窝深陷，布满血丝，显然是连日操劳、睡眠不足所致。但那双眼睛，却异常明亮，紧紧盯着眼前的四门大炮，闪烁着近乎狂热的专注与期待。
此人正是大明火器厂主事——孙元化。
几个月前，他还只是一个醉心于火器奇巧、屡试不第的举人。谁曾想，因缘际会之下，他精心绘制的火器图说，竟入了深居宫禁的年轻皇帝的法眼！
一道圣旨，将他从江南召至京师，委以重任，成了这新设火器厂的主事。这份知遇之恩，让他感激涕零，更激发了他胸中压抑已久的抱负。
特别是数月前老师亲自送来、由陛下特赐的几门“天启四马重炮”。
那精妙绝伦的设计、远超明军现有火炮的威力和射程，让孙元化如痴如醉。
他废寝忘食，日夜钻研，带领工匠们反复拆解、测绘、试验，誓要将这“天启四马炮”的精髓吃透，并融入大明自身的工艺之中。
然而，最大的难题在于铸炮之法。传统的泥范铸炮，工序繁琐，耗时漫长，且成品率低，炮身常有砂眼、气孔，极易炸膛。
更棘手的是，大明缺铜，纯铜炮造价高昂，难以大规模装备；而纯铁炮，受限于当时冶铁工艺（杂质多、延展性差），同样面临炸膛风险。
孙元化没有退缩，他大胆地抛弃了沿用数百年的泥范法，提出了一个创造性的想法——铁模铸炮！
用铸铁制造可重复使用的模具，此法一旦成功，将极大缩短铸炮周期，提高成品率。但难度也极高，对铁模的精度、耐热性、脱模技术都是严峻考验。
同时，为了解决材料问题，他结合自己前期铸炮的经验和从天启重炮中获得的灵感，创造性地提出了铁芯铜体复合结构的铸炮方法：
先制作好铁胎，待其冷却后，再将铜水浇筑在铁胎外，形成铜壁，利用铜冷凝时的收缩特性压紧铁胎，使两者紧密结合。
用后世科学的观点来讲，这一工艺可以说是材料力学与热加工工艺的完美结合：
一方面，铸铁具有高硬度、高抗压强度的特性，能够有效承受火药燃气爆炸瞬间产生的超高膛压，可以为炮身所需的结构刚度和强度基础。
而外层铜体的延展性好，可缓冲应力，减少炸膛风险，同时铜的致密性好，能降低火药燃气泄漏，提升火炮射程和精度。
特别是在在高温铁芯上浇铸熔融铜液，利用巨大的温差：确保铜液流动性极佳，能充分填充铁芯表面的微孔和缝隙。在铁芯与铜液的界面发生元素扩散，形成一层冶金结合层。
冷却过程中，铜的收缩率大于铸铁。冷却后，铜层对铁芯产生强大的箍紧力，提高了铁芯在承受膛压时的抗拉强度。
另一方面：由于铜层提供了良好的韧性和应力缓冲作用，铁芯的厚度可以大幅减薄（减少40%），同时复合结构的整体抗压强度反而提升五成。
这使得火炮在保持甚至超越威力的前提下，重量减轻三成，机动性显著提高。
而且采用铁芯铜壁工艺制造的火炮，相比全铜炮可节省约 70%的铜料，且管壁较薄、重量较轻，铸造花费也相应减少。
此法通过复合结构实现了性能和成本的最优解，在 17世纪上半叶处于全球领先地位。
例如崇祯十五年使用此法铸造的“定辽大将军”铜炮，全长 3.8米，内径 10厘米，采用该工艺后耐用性比纯铁炮提高 5倍，早于美国南北战争时期的罗德曼法 200余年，
为了这个目标，孙元化几乎住在了火器厂。他与工匠们同吃同住，在炽热的熔炉旁挥汗如雨，在冰冷的铁模前反复调试。
失败了一次又一次，图纸堆满了案头，废品堆成了小山。他那身官袍，便是无数次亲临一线、与工匠们并肩奋战的见证，早已不复当初的整洁。
“孙主事，”一位头发花白、经验最丰富的铸炮老师傅走上前，声音带着一丝沙哑的激动，
“四门炮都已检查完毕，铁模严丝合缝，铜壁浇铸均匀，无砂眼、无气孔！铁胎铜壁结合处也打磨光滑，堪称……堪称完美！”
老师傅的手微微颤抖，他干了一辈子铸炮，从未见过如此精良的炮身。
孙元化伸出手，粗糙的手指缓缓抚过炮身那独特的、由内而外透出的金属质感。内层是深沉坚硬的铸铁，外层则是相对温润的铜，两者在高温下熔铸结合，浑然一体。
“孙主事，您看这结合处……”老工匠头儿老张凑过来，指着炮身中段一处接口，声音带着一丝忐忑，
“按您说的法子，铁芯刚铸好，还烫得吓人，咱就赶紧浇铜……这铜汁子跟铁芯子，真能‘咬’得这么死？”
孙元化用力按了按那结合部，感受着其下传来的坚实触感，脸上露出一丝笃定的笑容：“张师傅，放心！这法子，妙就妙在一个‘趁热’和一个‘咬合’！”
他指着旁边一块冷却的边角料断面，对围拢过来的工匠们解释道：
“各位师傅请看此断口：内里铸铁为芯，性刚，承力之骨也；外层裹铜，性柔，纳力之皮也！”
他拿起一块小铁片，用力掰了掰，铁片纹丝不动，却发出脆响：“寻常铁炮，便如这纯铁，硬则硬矣，却少了些回劲。
若炮膛内药发之猛力骤集，便如以石击卵，稍有些微砂眼、应力，便要崩裂——此乃往日炸膛之根由！”
又取过那薄铜片，以指弯折数次，铜片弯而不断：“铜则不然，其性柔而有韧性。咱这铁芯铜体炮，妙就妙在‘刚柔相济’！”
他指向炮身，语气愈发笃定：“药发之时，膛内雷霆之力，首冲铜层。这铜皮先受其力，柔化之，再散于全炮。
如此一来，铁芯所受之力便缓了几分，且匀了几分，不致于一处受力过巨而崩裂。”
“更有一层，”他加重了语气，“铜善导热。炮内药火之烈，可借铜层速散，不使积于一处而烧炙铁芯。铁芯不受骤热，铜皮缓其猛力，这炮身自然稳如泰山！”
一番话，以工匠们熟稔的“骨”“皮”“刚柔”作比，却又句句落在器物特性与受力之理上，既通俗晓畅，又透着股子格物致知的道理。
张老头恍然大悟，拍着大腿：“原来如此！妙！妙啊！主事！您这法子，神了！简直是鲁班爷再世！”
旁边另一位负责材料的工匠也忍不住插话，脸上带着精明的笑容：“主事，还有这用料，省大发了！铜多金贵啊！咱这铁芯铜体的法子，比造纯铜炮，足足省下四成的铜料！”
为更好的阅读体验，本站章节内容基于百度转码进行转码展示，如有问题请您到源站阅读, 转码声明。
圣墟小说网邀请您进入最专业的小说搜索网站阅读穿越大明之朕有帝国时代系统,穿越大明之朕有帝国时代系统最新章节,穿越大明之朕有帝国时代系统 圣墟小说网！
圣墟小说网邀请您进入最专业的小说搜索网站阅读穿越大明之朕有帝国时代系统,穿越大明之朕有帝国时代系统最新章节,穿越大明之朕有帝国时代系统 圣墟小说网！