第三百零八章 鍊鋼和淬火

作品:《皇宋錦繡

中國在春秋戰國時期,就進入到鐵器時代,戰國時候吳越的鐵劍製作,已經到了相當的程度了,比青銅更加堅固的鐵,成為了工具,也推進了時代的展。

從鐵到鋼,按理說,幾乎沒有什麼界限,不停的消耗鐵之中的碳,達到一定數量就是鋼了,可是有史以來的記載之中,很多冠上鋼名字的,大部分都是鐵,真正稱之為鋼的少之又少。

主要問題就是,封建時代,對於鐵跟鋼之間,沒有一個明顯的認識,只知道百鍊成鋼,知道鋼比鐵好,好到哪裡,卻不知道。

趙信給予標準化,還有對於鋼的瞭解,直接決定了,哪怕是手工,也可以比較高效的製作鋼。

北宋的鋼,主要還是手工打造的,是用鍊鐵的方法,百鍊成鋼,所以價格極高,原因就是在於成品率不高。

一般出色一點的鐵匠,1o次煉製,能夠最終成功個一兩次,已經算的上非常驚人的,差一點,可能要上百次才能夠成功。

這樣的耗費,只是一個人力成本,就是一個非常高昂的數字,更別說千錘百煉未必一定會出,如果機率高一點,廢品率低一點,這個精鐵就不會那麼貴了。

趙信既然敢於開啟這個常識,就是對這個有絕對的信心,後世那種純手工打製,已經可以保證成品率了。

不是說,後世的大師,比起封建時代的大師強,實際上,遠遠不如,但是後世對於鋼鐵的瞭解,已經深入到一定程度了,哪怕是普通人,也懂鋼和鐵的區別。

說白了,鋼就是含碳量在o.2-2.o6%之間的一種合金,後世的手工打造的方法,藉助著熟鐵和生鐵進行折皺打造,不過跟封建時代的隨便打造不一樣,這裡會控制比例。

熟鐵之中,幾乎不含什麼碳,生鐵也就是大於2%的那種,一般都在5%以下,後世的鍛造師們,會根據經驗,去一個平均量,同時計算生鐵和熟鐵的數量,讓碳的含量保持在o.8-1.2%之間。

過o.6%的,就是高碳鋼,跟生鐵相比,有差不多o.6%左右的餘量,就算有誤差,也可以保證在八成九成以上,這樣可以保證效率。

1o次成功9次,這樣下來,就可以把鋼的價格,降低到跟鐵差不多,或者稍稍高一點的程度,這就極大的降低了成本。

這個比例,是高碳鋼,是硬度最大的鋼,柔韌度差一點,可是用來製作鎧甲,兵器,是出色的選擇,歷史上的不少名劍,就是使用的這樣的材料。

相對於全程沒有參與水泥實驗,關於鋼鐵打造的實驗,趙信全程參與了,因為其中的一些關鍵的點,步驟還有比例之類,也必須他來把握,甚至說一次性也未必能夠成功,必須要多次實驗。

這裡就展現出最終的目標,還有記錄方面的好處了,古代中國雖然創造了輝煌的科技文明,也創造了舉世矚目的四大明,對於中國和世界科技,有了巨大的推動作用。

可是一點,沒有形成完整而有序的體系,沒有一個培養和學習技能書,往往經過戰亂之後,某些技術一失傳,就消失了。

當然了,這也跟整個中國並不是特別重視,有很大的關係,中國重視的是儒學,連更加生僻難懂的醫學,都也因為跟儒學沾邊,而擁有了完整的體系和培養的方法,可偏偏工學沒有,這或許是跟百家爭鳴有關。

除了已經併入到儒學和朝堂之中的兵學,法學,有一定的展之外,諸子百家之中的其他行業,都是被壓制的,特別從北宋開始,儒學展上升到了一個巔峰,工匠就被壓制的更加厲害,有些明,也是沒有什麼重要意義。

薛玉抵達的時候,趙信的這個實驗,正好進行到了比較關鍵的程度。

趙信根據不同的比例,測算,然後對於失敗的產品進行掃描,透過卡牌系統,大體上分析出了一部分的資料,然後根據成功的和失敗計算,最終測算出了不同色澤,效能生鐵的一個大體上面的含碳量。

這個含碳量,遠沒有精確到小數點後面幾位,可是有一個大體上面的範圍,o.5%以內的誤差,已經可以實際上進行了。

這個基礎的資料,會透過不停的實驗,不停的記錄和計算,而變的越來越精確,可惜這個工作不可能交給別人來做。

哪怕是最簡單一個比例的計算,如果是有精確的數字,四則運算,這對於北宋來說,有些難,一些精研的人,未必算不出。

可是趙信要的是一個機率,一個混合,一個模糊,根據一些資料,最終給出來一個相對精確,誤差較小的,這就只能夠使用高等數學,或者數論的方法。

這玩意,就算是在後世,一個出色高中畢業生,都不太可能做出來,更別說這個時代,整個大宋,懂得這個計算的,只有趙信一人。

得到了薛玉確切的訊息之後,趙信卻不能立刻離開,因為這個鍊鋼已經到了關鍵的程度。

在經過了眾多鐵匠的磨合之後,加上趙信資料,出鋼比例,已經從最開始的1%,提升到了5o%,這已經讓鐵匠們喜出望外了。

這些鐵匠,都是附近的,或者是從禁軍之中來的,後者在整個北宋,已經稱得上比較精銳的那種了,可是跟工部局的相比,差的很遠。

一個大匠,或者是領匠之類的,在打造精鐵的時候,能夠有3成,已經算是登峰造極了,他們卻可以達到五成,還不是一個兩個,而是大部分人都達到五成,他們興奮不已,就只是憑藉著這個,他們的級別就能夠升一升,就算是回到軍營之中,月俸也能夠升一升。

才5成這算什麼,動用了數論,練廢了最少5oo次材料,雖然每一次不多,人工和原料的消耗也不少,才5成,這太低了,好在,經過大量的累積,數論和機率這種東西,累積的資料越多,最終的結果越精確,鋼鐵,不同於後世的特種型材,必須要精確到小數點之後好幾位,不過是2%左右,甚至還有差不多1.4的誤差範圍,這還能只有5成。

趙信繼續下去,他負責資料計算,讓鐵匠們也湊到一起,回想一些經驗,爭取能夠解決掉問題的。

終於,透過比對,計算,大體算出來各種各樣的生鐵的含碳量,用熟鐵跟生鐵褶皺打造,計算出了一系列的資料,用模糊的方法,給出了一定的餘量,給了一個比較完整方法。

包括了大部分的身體和熟鐵的配比和混合方法,也把打造的步驟,給精煉了,減少了沒有意義的步驟的,要求每一次都達到一定的效果,節約人力成本。

這樣下來,效率顯著的提升了,以前打造一件兵器,可能需要三到五天,一些比較貴重的寶物,甚至需要十來天。

拿落月弓作為例子,單純他的身體,都不是一次性成型的,在天然隕鐵之中,經過了幾輪,去掉了雜質,並且逐步的敲打成型,現在,哪怕是精鐵,最多需要4個時辰的時間,這比起以前,大大的減少了。

減少的時間,就是成本,這個北宋還沒有意識到,可是後世在無數的論文之中都表述了,人力也是成本,生產的越快,實際上,是減少了這個成本,變相的讓成本降低了。

就在眾多鐵匠興高采烈,可以穩定達到九成的機率的鍊鋼手段,他們就這麼的得到了,這有些出乎預料,而且大部分的鋼的效能都很好,幾乎比得上天然精鐵了。

可是趙信的傳授,依然沒有結束,這些鍊鋼的過程都沒有錯,他少了一項最關鍵的步驟,淬火。

中國的金屬冶煉工藝,很長時間,都在世界上佔據著領先的位置,可是有一項,一直以來,都是弱點,那就是淬火。

淬火也被稱之為蘸火,主要是把高溫材料,迅的降低溫度,形成常溫下的合金,從青銅器時代,就一直沿用至今,大部分的中國冶煉,都是用水來淬火,甚至一直延續到整個封建時代。

水是比較常見的淬火材料,能夠迅的降低溫度,保證淬火的效率,對於鐵,和普通材料,淬火的效果還可以,可是上升到鋼這種程度了,就有些不足了。

大部分時間,沒有形成穩定的合金,應力釋放不均,鍊鋼的損失,一半以上,是淬火造成的,淬火失敗的鋼,甚至連鐵都不如,這也是良品的鋼價格居高不下的根本原因。

趙信卻知道,如何淬火的辦法,最簡單的,也就是遊牧民族和後世還在儲存著冷兵器工藝的民族慣用,水和油分段淬火。

這個就是時機的問題,經驗豐富大師,可以把握住這個時機,讓合金形成的更好,水和油不同的釋放環境和冷卻,會讓內部應力得到巨大的釋放,最終效能更好,哪怕沒有掌握著這個時機,這樣的淬火方法,也比單純的用水,把燒紅的兵器放在水裡要好。

這是最簡單的,也是最容易掌握的,水跟油都是現實生活之中常見的,這個時機也可以透過不停的實驗來完成。

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