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彼岸变天-第62部分
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这三种炼钢工艺都不适合大规模工业化生产钢铁。
杨思辰要炼的，是坩埚钢。自从春秋时发明坩埚炼钢法以来，到汉朝最为兴盛，正是用坩埚炼钢法炼出的钢铁制成坚固的鱼鳞甲、锋利的环首刀，才有了战无不胜的大汉军，才有了将匈奴从蒙古高原打到欧洲的辉煌胜利，才有了“犯汉者，虽远必诛”的赫赫声威！
也许是五胡乱华的动荡和屠杀，也许是其它什么莫名其妙的原因，坩埚法在南北朝的时候在华夏失传了，反而墙内开花墙外香，在印度得到发展，印度阿三们用此法炼制的乌兹钢，制作的大马士革军刀锋利无比，曾经斩下无数东征的十字军的头颅。
坩埚钢硬度相当大，同时韧性和经过反复锻打的水纹钢相比好得多。可以锻压成整体式板甲，经过高温回火后即可使用，相比这个时代的鱼鳞甲，在防护性能不变的情况下重量却只有后者的三分之一！
华夏传统制弓以干、角、筋、胶、丝、漆，合称“六材”：“干也者，以为远也；角也者，以为疾也；筋也者，以为深也；胶也者，以为和也；丝也者，以为固也；漆也者，以为受霜露也。
干，包括多种木材和竹材，用以制作弓臂的主体，多层叠合。干材的性能，对弓的性能起决定性的作用。干材以柘木为上，次有檍木、柞树等，竹为下。角，即动物角，制成薄片状，贴于弓臂的内侧（腹部）。制弓主用牛角，以本白、中青、未丰之角为佳；“角长二尺有五寸，三色不失理。谓之牛戴牛”，这是最佳的角材（一只角的价格就相当于一头牛，故称之为牛戴牛）。筋，即动物的肌腱，贴博于弓臂的外侧（背部）。筋和角的作用。都是增强弓臂的弹力，使箭射出时更加劲疾，中物更加深入。选筋要小者成条而长，大者圆匀润泽。胶，即动物胶，用以粘合干材和角筋。《考工记》中推荐鹿胶、马胶、牛胶、鼠胶、鱼胶、犀胶等六种胶。胶的制备方法一般是把兽皮和其他动物组织（特别是肌腔）放在水里滚煮，或加少量石灰碱，然后过滤、蒸浓而成。据后世制弓术的经验，以鱼组织、特别是腭内皮和鱼膘制得的鱼胶最为优良。这个时代的华夏弓匠用鱼胶制作弓的重要部位，即承力之处。而将兽皮胶用于不太重要的地方，如包覆表皮。丝，即丝线，将傅角被筋的弓管用丝线紧密缠绕，使之更为牢固。择丝须色泽光鲜，如在水中一样。漆，将制好的弓臂涂上漆，以防霜露湿气的侵蚀，而且要求择漆须色清。
这样制作一张弓往往需要半年时间，而且成本高昂。
往共析钢里加入锰（软锰即二氧化锰是很容易找的，即把软锰添进钢里一起炼制），含量按重量算大概千分之五到千分之八，即可得到上好的弹簧钢。这样的弹簧钢经过热锻后慢速冷却，再经过中温回火，便可以使性能进一步优化。钢材先经人工锻打出大致的形状，然后趁热用锻床锻压，可一次成型压出弓臂，然后再进行后续热处理，最后冷却挂弦制成钢弓，威力比传统工艺制作的木制复合弓还要强悍，大批量生产后成本却只有后者的六分之一，同时耗费工时大概只有后者的四十分之一！
至于弩，则是一种冷兵器时代重要的远程武器，它是从弓发展而来，但比弓威力更强悍，射程更远；在华夏数千年的古代战争中被大量运用，直到火器出现后。汉朝弩的强度以“石”来计算。张弓引满一石的弩相当提起一石（约三十千克）重物所用的力。据汉简和古文献记载，汉弩分一、三、四、五、六、七、八、十石诸种。汉弩的强度都要经过严格校验，在居延汉简中曾发现过检验已受损伤的弩的强度的记录，其中十石弩又称为大黄弩、黄肩弩或大黄力弩，强度最大。参据《梦溪笔谈》所记的宋朝一种蹶张的“偏架弩”估算，汉朝强弩的射程可达一百三十丈左右。汉朝名将李广于公元前一百二十一年与匈奴作战时，在众寡悬殊的情况下，以大黄弩射杀对方将领而扭转战局。大汉帝国甚至还组成了以弩手为主的步兵兵团——“材官”，其最高统帅的官号有的就称“强弩将军”。
然而由于弩的发射比较费时，而且持弩的士兵又不便兼用其他武器，所以弩手常在其他士兵掩护下编成“上弩”、“进弩”、“发弩”等组，轮番连续发射。在“守隘塞口”中，更能发挥其威力。
南北朝以后骑兵大规模纵横驰骋之时，由于强弩不便在马背上使用，遂逐渐衰落。明朝以后，由于火器迅速发展，弩不再受重视。《天工开物》中甚至认为弩是“守营兵器，不利行阵”。
不过按宋代神臂弩四石六斗拉力，一尺三分的做功距离，这样的大弩，大约可以使二十多克的箭可以达到140~150m/s的初速度——这相当于这个时代的火枪弹丸初速的四五成左右。
为了尽量减少迎风面积以减少阻力，同时在限制箭体的长度的情况下增加箭体的质量，箭几乎全部由钢铁直接加工而成。
杨思辰计算过16~26g的箭的各种情况，照这些数据，神臂弩的作战能力不比这个时代的火枪差多少。从不过后勤补给和训练成本的角度来看，装备弩远比装备这个时代的火枪划算得多，而且弩和弓箭是一脉相承的，会开弓就会用弩，单单这一点上，就使得士兵的训练时间就比火枪短得多。
杨思辰按照后世思路设计的钢弩的性能就更不用说了——射速比这个时代的火枪快一倍以上，有效射程更是达到了一百七十丈，比这个时代最好的火枪要远一倍半还多！滑膛燧发枪的射程虽然能达到四百米，但是一百米以外几乎没有精度可言，对付二百米左右的目标就算是排枪射击也不能保证杀伤力。
而参照后世解放军著名的肉搏利器——三棱军刺改进的三棱破甲箭在中远射程上的威力甚至比这个时代的火枪子弹还大！
不过现在杨家铁厂还没有锻床，自然是不能制造钢弩，不过打造些刀剑问题不大。
…………
石灰、碳粉、铁片，全装在坩埚里，像是盘披萨饼。被送进了烘箱，哦不，是耐火砖做的坩埚炉。底部进风，顶部烟囱抽风，煤炭堆到坩埚四周——燃料和钢铁不接触，所以使用便宜的煤炭。点火之后两个时辰，铁片完全化作了钢水，和碳粉融为一体；造渣用的石灰粒浮在钢水的表面，把磷、硫等有害物质尽可能的吸附到自己身上。
等它自然冷却，连锅端出来，把坩埚砸碎，敲掉钢渣，得到了非常纯净的钢饼。这是碳含量被严格控制在0。77％左右的共析钢，它在红热状态下自然冷却，到723摄氏度时内部生成多边形珠光体组织，片状的铁素体和渗碳体平行排列，从金相学上看，其强度硬度和加工性能都很优秀，特别适合调质。
“从钢锭上截下一块，直接打成剑，不用百炼叠锻。”
曹素遵照杨思辰的指示，很快打出了剑型——不用百炼法，直接成型的速度快的很。
该淬火了。曹素夹起钢剑，准备像师父那样局部淬火，只把剑刃放进水里。
“全放进去。”杨思辰说道。
曹素回头一看，杨思辰的神情不容置疑，他一狠心，把剑全放进水里。
“嘶—”的一声响，一半是红热的钢剑激起的水蒸气，一半是围观工人们倒抽一口凉气：刚才那打成剑的钢饼，人人都看出是举世无双的好钢，但杨思辰不许多层叠锻，不能成百炼钢，大家都有点惋惜；现在看到这么淬火，这剑必然发脆，一旦与其他兵刃相碰，非常容易断碎。岂不是浪费一块好钢了么？真是暴殄天物啊！
难道，杨大少爷还有回天之术？大家有点不甘心，盼着杨思辰再出妙招。直到杨思辰命令把锻炉熄灭了，众人这才死心，哀叹着慢慢散去。
正在此时，只见杨思辰操起剑胚插到已经熄灭的炉火中，搅动几下又拿出来。“好了，现在可以拿去打磨开锋，绝对是一柄神兵利器。”杨思辰说着，脸上露出了神秘的微笑。
这、这是什么意思？张驴儿将信将疑的拿到砂轮机上，一边浇水避免退火，一边打磨开锋。不一会儿，粗磨出了锋刃，杨思辰急着试验，让他不用细磨了，安上个简易的剑柄就和杨德思打制的百炼宝剑互斫。
百炼宝剑匹练也似地森森剑光。向杨思辰手上地丑剑卷去。两剑相交。只听得“叮当”一声响。半截儿剑尖坠于地上
百炼宝剑啊！百炼！自干将莫邪以来，制剑师的最高顶峰，就这么轻而易举的被踩在脚下了？杨德思愣愣的看着断掉的百炼剑，一时痴了。
作为生活在二十一世纪这个知识大爆炸的时代的人，杨思辰很容易发现百炼钢存在的致命缺陷。
钢的软硬，与碳素密切相关，含碳量高则硬，低则软。刀剑兵器，最理想的情况是外硬内软，外硬则刃口锋利，内软则剑身弹性好、不易折断。偏偏百炼钢在反复锻打过程中，钢铁外层接触空气，碳被氧化，钢质因碳素降低而变软；内部不与氧气接触，碳素减少得不多。如此一来，形成外软内硬的结构，刃口软不够锋利，剑身脆硬而不够强韧。
诚然，百炼锻打有助于除去钢铁内部的渣滓，减少残留渣滓的尺寸，从而使其成分趋于均匀，组织趋于致密，细化晶粒，改善钢的性能；但是含碳量分布不协调，是它不可避免的缺陷。聪明的华夏工匠用局部淬火部分解决了这个难题——钢件经过淬火，从金相学上看，维氏硬度400左右的奥氏体，转变为1000左右的马氏体，简单的说，就是变硬了。
杨德思打成钢剑，淬火时，他稳稳的平夹剑身，只把剑尖和两侧的刃部浸入水中，一阵白雾滋滋响着腾起，这样就只有锋刃部经过淬火变硬，剑脊仍然相对柔软，这样就得到了外硬内软的宝剑。
百炼钢加工中反复折叠锻打，层与层之间形成了氧化膜，多次折叠又造成金属疲劳，所以锋利的同时，也变得很脆，经不起大力碰撞。而共析钢在淬火中形成坚硬的马氏体，硬度极高；杨思辰在炉火熄灭后把剑插进去，使剑身加温到500－600度，这叫做回火。淬火后回火，钢铁内部形成回火索氏体，变得更加坚固、强韧、锋利无匹。这种将淬火和高温回火综合在一起的热处理工艺，叫做调质。
经过调质处理的共析钢，和百炼钢相比，在技术上超越了两千年，他们的碰撞会有什么样的结果，不言而喻。
杨思辰把这些知识用这些普通铁匠听得懂的语言，教授给这些钢铁厂工人。大家都竖起耳朵，唯恐听漏了一个字，像杨德思这种站在本时代冶炼技术算是顶尖的人物，更是眼前豁然开朗，觉得杨思辰替自己打开了一扇全新的大门。
………………………………
第一百二十六章 锻床很麻烦
杨思辰又在杨家铁厂待了一天方才回到杨府。一下车杨思辰就看见夏忠在门口等着了，杨思辰上前行礼问道：“忠伯，可是祖父急着见我？”
夏忠点点头说道：“是的，少爷老太爷说了，让您回来之后直接去沧海堂见他。”
杨思辰点点头说道：“好的，忠伯，不过这次带回来的东西有点沉，麻烦忠伯陪我走一趟。”说着，便从马车里抱出了一大捆刀剑。
夏忠接过东西问道：“少爷，这些可都是刚打出来的？”
杨思辰说道：“是。这是头一次开炉的一小部分精铁产出。不过头一炉只装了半炉的原料，待过上几天工人们熟练了，每一次开炉的产出只多不少。不过真的要造钢弩，还是要等上半个月，那座锻床可是个耗铁大户，一个床座就得耗去上万斤好铁，而且还不好造，临走时我才同杨伯他们敲定了图样。”
夏忠听后点点头，抱着东西跟着杨思辰朝沧海堂走去。
…………
杨思辰进了沧海堂的正堂，杨老太爷正在喝茶，见到夏忠抱着一捆刀剑跟着杨思辰进了屋，于是问道：“小辰子，这才过去一天就打好了这么多兵刃？”
杨思辰笑着说道：“祖父，这是头一次开炉的一小部分精铁产出，剩下的大部分都打成三十斤重的铁锭留着呢。不过头一炉只装了半炉的原料，待过上几天工人们熟练了，每一次开炉的产出只多不少。不过真的要造钢弩，还是要等上半个月，那座锻床可是个耗铁大户，一个床座就得耗去上万斤好铁，锻模到现在还没着落呢。”
杨老太爷问道：“难不成那东西比兵刃还要结实？”
杨思辰点点头说道：“祖父猜的没错，锻模顾名思义就是锻锤和模具的组合，锻模模膛制成与所需锻件凹凸相反的相应形状，并作合适的分型。然后将锻件坯料加热到红热，放在段模上，再利用锻造设备的压力将坯料锻造成形。因此其工作条件极为恶劣，需承受反复的巨力冲撞和剧烈的冷热交变，产生很高的内部应力。同时钢铁在成型的过程中还会与锻模不断地摩擦。因此模具在作业条件下应具有极高的强度、硬度、耐磨性、韧性、热传导性和抗热裂性。”
“听你这么解释，你搞的那个锻床是不是可以一次就将镔铁胚子打成兵刃？”杨老太爷看着杨思辰，好奇地问道。
杨思辰皱了皱眉头说道：“祖父可以这么理解，只是制肧和开刃的步骤还得靠人来。若是模具不够结实的话，那锻床压不了几回就得换模具，还不如纯手工打制来得省事呢！”
杨老太爷接着问道：“你确定杨家铁厂能炼出合适的钢来？”
杨思辰摇摇头说道：“锻床这东西是孙儿自己想的，前人也没造过，究竟能不能成孙儿自己心里也没底。不过倘若不试一回，孙儿心里还真不甘心。”
夏忠忽然插话道：“老太爷，少爷，我听说天竺有一种镔铁非常结实，比起咱们自产的镔铁还要硬些。”
杨思辰先是一愣，然后才回想起来夏忠说的是印度，印度某个地方出产的铁矿石中含有较多的镍，炼出的钢实质上是镍合金钢，那种钢和共析钢相比硬度更大，同时更耐冲击，用来制作锻模问题不大。于是杨思辰赶紧问道：“忠伯，咱家有没有那种镔铁？”
夏忠回答道：“四十一年老爷曾经从天竺捎回来了一批，大约有一千斤。本打算卖给朝廷的，可是朝廷开的价太低了，所以就没成，这些年一直放在咱杨家的大库房里面。”
杨思辰大致算了一下：弩弓可以分成对称的两部分拼接而成，每一部分相当于半个弩弓，长度大概在三十五厘米左右，宽度大概是六厘米，因为带有七度的弧度，整个零件的高度大概在十三厘米左右。锻造用的模具要比零件大一圈，再算上强度上的余量还要再大一圈，也就是五十厘米长，十五厘米宽，二十二厘米高的大铁块，至少是一百三十公斤，大约合这个时代的二百四十斤。一千斤足够了。于是说道：“祖父，让忠伯择日陪孙儿去趟大库吧，孙儿总要亲眼看看那些铁才放心。”
杨老太爷说道：“行，你先回去歇几天，这件事亲我来安排。这些兵刃是怎么回事？表面看上去似乎不怎么好。”
杨思辰笑了笑，说道：“祖父，您别看这些兵刃卖相不怎么样，可实际上却比孙儿上回送您的那把刀还结实。您若是不信，可以拿那把刀来比比。”
杨老太爷走上前拿起一把刀挥了挥，之后又出去耍了一套刀法，最后又一连劈了十几根木桩才意犹未尽地收了刀。
回到屋里，杨老太爷称赞道：“这刀果真比之前的那把好得多，刚才一连劈了十七个木桩居然没有一丝滞涩的感觉。当年倘若我手里有一把这种刀，哪里他那于伯逊的活路？”
夏忠也说道：“就是，若不是和那厮拼刀的时候老太爷您的刀折了，就凭于伯逊那厮的三脚猫的功夫，他那里逃得出老太爷您的刀锋？”
杨思辰对此十分好奇，不过并没有问下去，而是说道：“祖父，是不是可以给李知府透个信儿，就说我们有意转让杨家铁厂？毕竟这么大的产出，握在咱家手里也不是个事儿啊。匹夫无罪，怀璧其罪这种事太多了。”
杨老太爷点点头说道：“嗯，这事情我去说。小辰子你可有好方案？”
杨思辰笑了笑说道：“祖父，咱可以将杨家铁厂分成一百股，其中的五十股无偿地转给官府，剩下的五十股进行拍卖，价高者得之。拍卖所得一半归咱们杨家，另一半则归官府。至于铁厂则完全交给官府来经营，其他东家则一起负责账目的监管，每月月末可以派人来查账。铁厂盈利之后按照各人持股多少来分红。”
杨老太爷笑着说道：“小辰子，你这一招是神来之笔啊！现下要想把生意做大，必须和官府扯上关系，可有些人拿着大把的银子也找不到门路，你真要将铁厂的股份卖出去很只要稍微有点头脑的人都会清楚其间意味着什么。”
杨思辰说道：“祖父，这些事情我之前也想过，倘若不是怕被那些言官扣上‘收买人心，居心叵测’的大帽子，孙儿何必想出这个法子，直接在松江府挑几个中等的商户，将股份直接卖给他们算了，何必让知府那边平白得去那么多银子？”
杨老太爷说道：“小辰子，你说出这个法子我就估计这次交易所得银两可能会很多，你不给知府那边留点银子，恐怕这次知府那边会出面阻扰的。”
杨思辰有些无奈地说道：“罢了罢了。就当是花钱买平安吧！”
…………
杨思辰又陪着杨老太爷说了会儿话便起身告退，之后又去了趟安澜苑和郑氏说了说外面的一些有趣的事情，最后才回了自己的碧波院。
杨思辰刚刚进屋，赵嬷嬷就上前请示道：“少爷，热水已经备下了，您什么时候沐浴？”
杨思辰点点头说道：“嬷嬷有心了，我这就去沐浴。”
杨思辰正准备朝浴房走去，却发现赵嬷嬷脸上挂着一副欲言又止的表情，于是问道：“嬷嬷，可是遇到什么麻烦事了？”
赵嬷嬷说道：“少爷，那几个丫头曹嬷嬷调教得差不多了。您看是不是让她们出来当值？”
杨思辰点点头说道：“既然曹嬷嬷说可以了那就让她们出来当值吧。至于翠仁和翠仪二人，让荣光带着先熟悉一下杨家的产业，过段时间我另有安排。至于曹嬷嬷嘛，先让她去安澜苑那边帮着青姨照顾母亲，这样青姨也轻松些。”
赵嬷嬷点点头，笑着说道：“夫人知道后定会夸赞少爷您孝顺的。好了，奴婢不打搅少爷您了，少爷您赶紧去沐浴吧。待会儿便要吃午饭了。”
杨思辰没有再磨叽，点点头直接进了小隔间。
…………
正当杨思辰洗完澡正准备从浴桶里起身时，紫绢轻轻地推开门进来了。杨思辰扭过头坏笑道：“紫绢，你是不是想本少爷了？”
紫绢瘪瘪嘴，不屑地说道：“切！少臭美了你。人家只不过替赵嬷嬷过来给您传个话，禀报一声午饭已经准备好了。也不拿镜子照照，就你那猴样儿，人家可看不上！”
杨思辰一边擦着身上的水一边说道：“我不在府上的这几天你这丫头过得忒悠闲了吧，既不用当值，又没有什么事可做，我的书房你还可以随便进出，日子过得比一般小姐还舒服。”
紫绢一边替杨思辰绞干头发一边说道：“少爷，别以为您不在奴婢们就能闲下来了。赵嬷嬷可在一旁盯着的，一旦发现偷懒的，那可要扣月例的，不过每日的确可以多歇两个时辰。”
杨思辰转过身轻轻在紫绢的额头上点了点，有些宠溺地说道：“油嘴滑舌的丫头，看本少爷晚上怎么收拾你！”
………………………………
第一百二十七章 锻床很麻烦（续）
杨思辰设想的锻床是最简单的自由落体锻，原理说白了就是把一个特大号的锤子举到一定的高度让其自由下落，锤子下部带着模具的上半部分，模具的下半部分被固定在特大号的砧铁上，放上事先预热好的工件胚子，一锤子落下就成了。
不过真正实践起来还是有不少问题要解决的，首先是动力问题，要把一个两吨重的特大号的铁锤在短时间内举高至少一米半，单单靠人力显然不行，一部水车也带不起来这么沉的家伙，必须用上其他的方法。幸好杨思辰初中物理还没有还给老师，对于杠杆滑轮轮轴这些东西还有些印象，在铁厂的那几天和杨德思几人琢磨出了一个方案：先竖立起四根铁柱，铁柱顶端各自安装一个定滑轮，将大铁块置于其间可以上下自由滑动。使用时用两部水车各自带动两组卷扬机，卷扬机再带动滑轮组，通过四根铁柱顶端的定滑轮将大铁块钩起来，大铁块上升到一定高度后松掉钩子，大铁块自由下落砸向锻胚。之后松开水车和卷扬机之间的离合器，将钩子拉下来重新勾住大铁块，合上离合器重复上述步骤就行了。
整个锻床需要十二个人配合方才能运作起来，放到后世简直就是生产力极度低下的典�
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