穿越到中世纪如何炼钢铸炮?

一、穿越到中世纪如何炼钢铸炮?

炮都用铸铁或是炮青铜(瑞典还有皮制的)，钢是很珍贵的金属，至于用钢铸炮，还是醒醒，木炭热量不足，煤炭含硫过多，你也不大可能在中世纪进行大规模的煤干馏。

二、浑铸法和分铸法？

浑铸法，也就是只浇铸一次，一次成型

分铸法也分两种——铸合法和焊接法

三、清朝铁模铸炮领先世界，为什么没人吹？

对于铁模铸炮，目前来说，刘鸿亮教授在这个领域算是国内研究最全面的，首先铁模最早的实物来自战国时代，主要是用于范铸小型青铜器亦或者铁器。

铁模具铸炮相较于传统的泥模铸炮，的确有其优点：

①比如炮模可以反复使用，以减少制模成本；不必像泥模那样需要等待模具阴干，大大提高了生产效率，利于清军在复杂多变的国内外环境下，生产出足够数量的海防铁炮，以应对战事

②使用铁模铸造的铁炮由于没有什么水汽，故而砂眼更少，光滑程度堪比铜炮，在一定程度上提高了火炮的稳定性，减少了炸膛的可能。

③造价更低，减少了地方财政压力，对提升火炮的生产量起到了巨大帮助。

《中英火炮与鸦片战争》

但是铁模铸炮也有其弊端，从金属铸造学和金相学的角度来看，铁模的散热太快，使得生铁液在冷却时存在冷凝过快的问题，铁液中的渗碳体来不及析出（石墨化来不及进行）石墨就已经凝固，因此铁中的渗碳体主要以碳化铁的形式存在，也即是白口铁。

白口铁相较于灰口铁来说硬度高且脆性大，难以削磨，使得火炮的性能下降，使用时容易震裂炮身，炸膛的风险更高，只能通过加厚炮壁来解决问题，其结果就是火炮十分粗笨难移。

而且就现存实物来看，就各地现存的鸦片战争时期火炮中，绝大多数还是用的泥模，铁模炮少之又少，可见未能普及。

而且就实物来看，在2009年之前，刘鸿亮老师调查了全国32个市县的博物馆、炮台、文管所里的三百多门鸦片战争铁炮，找到的铁模炮仅仅只有6门，到2015年，刘老师在新作中又做了补充，现存的铁模炮数量达到15门。但是就尺寸来看，基本是长度1.5米以下的数百斤轻型火炮，炮型是倍径10左右的卡龙炮。

2009年《鸦片战争时期清朝龚振麟铁模铸炮技术新探》

2015年《中西火炮与英法联军侵华之役》

刘鸿亮老师在论文和著作中多长强调铁模炮并非是提高性能而是提高了产量，但是这种技术在清末这样一个日新月异的国际背景下，并未做到普及。

而对于白口铁性能差，容易开裂炸膛的问题，明末的铁芯铜体复合炮恰恰就能解决这一问题。由于铜体炮比较昂贵，明末清初还出现了更为廉价的内锻外铸的双层铁炮。

所谓双层铁炮，则内部为熟铁，外部浇铸生铁。这种炮明清两朝都有一定数量的制造，而且内层炮管沿用锻铁炮的笋壳结构，较同时期葡属印度制造的铁芯铜炮更为精细。

这类双层铁炮，明代是使用分块泥范铸造，外层铸铁有大量砂眼，且炮身有很多范缝，如果是单层铸铁炮身，此炮必炸。

但得益于内层炮管为百炼熟铁锻造而成，故而外层炮体损坏，而内层炮体依旧完好无损。因为外层的生铁仅仅是起到加固内层锻铁炮膛的作用。正是因为如此，浇铸外层炮体的工匠才能如此随心所欲。

山海关崇祯十年双层铁炮

使用这种做法的优点是：

①提高了铁火炮的生产效率，因为铁匠只要把内层锻铁炮管做好就行，这一步还可省去打磨炮身的工序，泥模无需特意阴干，更省去了制造一体式的泥范工费，工匠甚至可以利用手边的铁箍将军炮的半成品亦或者废品，将其制造成前细后粗的红夷炮。

②提高了火炮的成品率，在十七世纪，全世界的铸铁炮成品率都偏低，很多都没法正常使用。而铸造一门合格的生铁炮费时、费力、费钱。但是双层铁炮不存在这类问题，这个只要锻铁的炮膛没问题，就能用。而锻铁炮在十十六世纪中期到十七世纪，已经是较为成熟的技术。

③内层的炮管通过锻打，能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，在机械性能方面优于同样材料的铸件。这种内柔外刚的结构，使硬而脆的生铁不直接承受火药的冲击，进而提升了火炮的机械性能以及火炮承受膛压的能力，减少了火炮炸膛的可能，这是单体铸铁炮所不具备的。

但是这种炮也有几个毛病：

①锻铁炮管的口径受限于中式笋壳结构限制，口径很少有超过15厘米的，但是在鸦片战争时期，清军已经有口径20厘米的双层铁炮(但是这里的内层铁多是灰口铸铁，外层为白口铁，也就是分两次铸造)。但是这恐怕是中式锻铁炮的极限，故而大口径炮还是得靠铸造。其次就是锻铁比较耗费人力。

②双层铁炮普遍比较厚重，虽然能够承受较高的膛压，但是不便于移动，一般作为城防要塞炮和海防炮使用，因为这些地方的火炮不需要长距离移动。

崇祯十年双层铁炮，内为锻铁(熟铁)，外为铸铁。(生铁)

清末的双层铁炮，应该是内锻外铸，但是没有缺乏金相分析。

为了解决锻铁内膛无法做大的问题，清末的一些双层铁炮改成两次铸造。例如南京博物馆的耀威大将军炮，内层为灰口铸铁，外层为白口铸铁(在发射使用后，白口铸铁氧化脱碳成了铸铁脱碳钢)因为灰口铁的韧性要好于白口铁，所以其机械原理和内熟外生的双层铁炮是一样的。

《中英火炮与鸦片战争》中关于清军铁炮金相为铸铁脱碳钢的成因分析。

《中西火炮与英法联军侵华之役》

道光二十三年制造的“奋威镇远大将军”双层万斤铁炮。炮尾目前被截去，所以具体长度未知。内口径达到20厘米，就炮身铭文来看，可使用四十七斤铁弹，配23.5斤火药，火炮游隙在15㎜，倍径15，算得上中规中矩。内层大概和耀威大将军炮的做法一样

“奋威镇远大将军”双层万斤铁炮

《中英火炮与鸦片战争》中对双层金属炮的介绍：

《鸦片战争前后清朝双层体铁炮技术的问题研究》

但是在十九世纪中叶，欧美国家在火炮制造工艺方面则有了更加长足的发展，这得益于西方在热力学、金相学、冶金学方面的进步。

例如此时的美国发明了空心铸件工艺，即围绕型芯进行铸炮，再以流水进行冷却，这是一个使炮膛内部先行硬化的方法，是早先套筒炮试验合乎逻辑的发展结果。外层金属冷却时向内缩拢，向已经硬化的内层继续加压。这样，发射药的爆炸力就为炮膛四周的整个厚金属层所吸收，而不是层层向外膨胀。

罗德曼通过实验证明，如果铸件不是从外部冷却，而是从内部冷却，那么会让金属晶体结构更加均匀且没有内应力，这样的铸件会更加坚固。为此，他设计了一种特殊的浇铸模具，内部通过流水冷却而在外部进行加热，防止外层快速冷却。测试中，用罗德曼的方法生产的大口径火炮发射了超过1000次，而采用传统技术铸造的相同口径、相同壁厚的炮管在发射数十次之后就炸膛了。

左：罗德曼冷却模具图，浇铸铁水后，200吨冷水会在构成炮管的型芯内流动，整个铸件的冷却时间长达65小时。右：工人正在测试罗德曼火炮。

总的来说，铁模炮除了生产更为迅速，价格相对较低外(我目前没有查到造一门具体要多钱)，但是单论火炮的性能，难以和明末清初时期出现的复合金属炮匹敌，可能还比不上传统泥模铸造出来的灰口铸铁炮(前提是没有砂眼)。

四、古代铸炮为什么难？

主要原因是因为科学技术的缺乏。首先古代缺少标准的铸炮用料，不管是铜和铁，在古代生产时掌握质量主要依靠工匠的经验和判断，这种掌握质量方法因为各种客观因素影响使质量非常不稳定。

由于对铸炮时砂眼和气泡的出现缺少解决措施，只能用加厚炮管壁来避免出现次品率。

五、什么叫铁模铸炮？

铁模铸炮法是以铁为模，铸炮时，先将铁模的每瓣内侧刷上两层浆液。第一层浆液是用细稻壳灰和细沙泥制成的;第二层浆液是用上等极细窑煤调水制成的。然后，两瓣相合，用铁箍箍紧、烘热，节节相续，最后浇铸金属熔液。待浇足熔液，冷却成型以后，即刻按模瓣次序剥去铁模，如剥掉笋壳一样，逐渐露出炮身，再剔除炮心内的泥胚胎，膛内自然学滑。

六、苏泊尔精铸生铁锅是生铁还是熟铁？

1、是生铁的。

2、生铁锅是选用灰口铁熔化用模型浇铸制成的，传热慢，传热均匀，但锅环厚，纹路粗糙，也容易裂;精铁锅是用黑铁皮锻压或手工锤打制成，具有锅环薄，传热快，外观精美的特点。

3、浙江苏泊尔股份有限公司是中国最大、全球第二的炊具研发制造商，中国厨房小家电领先品牌，是中国炊具行业首家上市公司(股票代码002032)。目前，共拥有5大研发制造基地，分布在杭州、玉环、绍兴、武汉和越南。浙江苏泊尔股份有限公司是中国最大、全球第二的炊具研发制造商，中国厨房小家电领先品牌。苏泊尔创立于1994年，总部设在中国杭州，在杭州、玉环、绍兴、武汉和越南胡志明市建立了5大研发制造基地，拥有10000多名员工。苏泊尔是中国炊具行业首家上市公司(股票代码002032，简称:苏泊尔)。

七、泥范明铸法？

1、制模   用泥土按照器物原型雕刻成泥模；

2、翻外范  将调合均匀的泥土拍打成平泥片，按在泥模的外面，用力拍压，使泥模上的纹饰反印在泥片上。等泥片半干后，按照器物的耳、足、鋬、底、边、角或器物的对称点，用刀划成若干块范，然后将相邻的两泥范做好相拼接的三角形榫卯，而后晾干，或用微火烘烤，修整剔补范内面的花纹，这就成了铸造所用的外范；

3、制内范  将制外范使用过的泥模，趁湿刮去一薄层，再用火烤干，制成内范。刮去的厚度就是所铸铜器的厚度；

4、合范  将内范倒置于底座上，再将外范块置于内范周围。外范合拢后，上面有封闭的范盖，范盖上至少留下一个浇注孔；

5、浇铸  将融化的青铜溶液沿浇注孔注入，等铜液冷却后，打碎外范，掏出内范，将所铸的铜器取出，经过打磨修整，一件精美的青铜器就制作完成了。

八、铁模铸炮和泥膜的区别？

答:

铁模铸炮和泥膜的区别是:

铁模铸炮是采用铁模成批生产生铁铸件的工艺。一副铁范可重复多次使用,生产效率高,成品规格整齐。铁范铸造是硬模铸造的一种。

泥膜是用泥土按照器物原型雕刻成泥模。泥膜铸造以分铸法为基本工艺，从而铸成复杂的器型，或者先铸器身，然后在上面合范，浇注附件；或者先铸附件，再在浇注器身时，将二者铸接成一体。

九、翻砂法铸母钱与铸子钱的区别？

翻砂法在铸造钱币的时候，子钱往往会比母钱小，钱型愈大，这种情况愈明显。而且古代的母钱翻砂过程中，往往砂模受力均匀，钱币的厚薄也基本一样。而伪造者通常只能用相对精致的子钱来铸造，钱币的尺寸更小，而且由于取钱时由于砂范受力不均，很容易出现变形，导致伪造的钱币自身厚薄不均，这种现象在大钱的伪造过程中显得尤为明显。

此外，伪造的古钱币在钱币成型后的打磨方式有所不同。古代的母钱翻砂铸造过程中往往是大批量生产，然后将浇铸成形的毛胚用方形木棍穿在一起，固定之后转动轮轴，在转动中用锉刀锉边，因此锉痕是绕钱而转。伪造者一般没有那么大的产量，更多的是少量或者一枚钱币与锉接触，一下一下地锉，逐步打磨，这样的结果就是锉痕会显得凌乱，没有规则。

刚流通的钱币基本上都有锉痕，有些古钱币未经流通就被深埋地下，挖出来之后你会在上面看到明显的锉痕，文字看上去也很生涩，如果钱币在社会中流通过久，则会锉痕消失、文字平夷。而伪造的新钱往往很难做出自然的锉痕效果。

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十、范铸法与失蜡法区别？

范铸法就是定下来永远不变的办法。失蜡法就是实事求是，现场说法。