第六百九十五章 工技突破
一场不知是冬雨还是初春之雨的雨下了许久,雨终于停了。
雨停之后,困在屋子里等待许久的李孟羲立刻带着人带着一千多根钢条,飞奔向城外。
一场大雨,下的空气凉飕飕的,地面湿漉漉的。
巨鹿城南城东北角,一百个从大到小依次排列的大小土窑林立着,雨水过后,土窑仍然好好的矗立在那里。
李孟羲指挥着众人把钢条每十根一组,朝每个土窑里放上一组。
百个土窑,共放了一千根钢条,每窑皆是十根。
之后,再命人活好黄泥拿好木板等着,又命人把木炭抬来,土窑中都有建好的炭槽,将炭倒满炭槽,再铺上一层烧的通红的火炭,放好了炭火之后,李孟羲一声令下,“封窑!”他大叫着。
早有准备的士卒们不敢多耽误,赶紧拿黄泥把窑口封了,封的严严实实,这还不算完,士卒又拿木板又堵了一层,又湖上一层泥。
不大时间,完工了。
炭火在土窑里点起,窑口封的严严实实,看不到里边的情况。
跟在李孟羲身旁的刀匠忍不住问道,“军师,这算完了?”
李孟羲回头朝刀匠笑了笑,“等窑烧完,便算是完了。”
所建一百个窑,最短的短短五尺,短的跟个墙一样,而长的足有百尺多,李孟羲不清楚这些窑里的空气燃烧殆尽到底需要多少时间,外边又下了雨的缘故,冷飕飕的,李孟羲索性直接带着人回去,准备到下午再看。
土窑自封窑之后,从上午过了中午,到了下午,等的时间足够久了,李孟羲带着人前去开窑。
士卒们手推脚踹的,或是拿着锤子砸,三五下便把窑给砸开了。
李孟羲从第一个窑,往后边依次看。
越往后李孟羲发现开窑时窑里的热气越是逼人,往窑室里瞅,里边越是乌漆麻黑的。
当李孟羲走到最后一个窑,也就是长一百零五尺的那个窑,到了后他惊奇发现,都烧了数个时辰了,喵的里边还在冒烟,炭还在燃烧。
这让李孟羲惊讶了,是窑太长了?氧气太多?
可一想,不太对啊,似乎是炭火的缘故,炭火不是明火,燃烧太慢了,比不上木柴的汹汹大火,大火要是烧起来,氧气消耗飞快,哪里会烧几个时辰窑里还有氧气。
李孟羲本想猫着腰走腰里看看,结果里边太热,烟太呛人,走不进去。
这让李孟羲无奈了,窑已开了,不停的进风,炭非得烧完了烟才能停。
迫于无奈,只能是令人往里边泼水,先把温度降了之后,然后再派人进去灭火。
这第二轮实验结束了。
统共一百个窑,共放了一千根钢条,平均每窑十根。
为避免混乱,李孟羲准备的有一百片麻布,每个麻布上写好窑号,从【五尺窑】,【六尺窑】,【七尺窑】,依次向后,直到【一百零五尺】,依次写好。
然后,对应窑里的钢条取出来,各自包好。
分类过程事关重大,一点马虎不得,李孟羲带着人亲自忙碌,不假他人之手。
在忙碌过程中,李孟羲发现了有趣的现象,从第一窑至第十二窑,窑里显得较为干净,而越往后,窑里越是黑乎乎的,这说明,前边的窑实在太小,窑里的氧气不够,烧不一会儿就停了,所以,窑室内没有飘散的炭灰。
到后边,窑室越来越黑,再看取出的钢条,钢条也是越来越黑。
一开始,钢条上边的黑色还能拿手曾掉,到后边,五十窑之后,钢条上的黑色曾不掉了,吐了吐沫拿衣服使劲曾也曾不掉。
李孟羲握着略微带着热量的钢条走出窑室,他对着亮光把钢条看了又看,看着黑不熘秋的钢条,他露出了开心的笑容。
猜对了,土窑果然是可以渗碳的。
热处理过程中有很尴尬的一点,本来吧,灌钢术造的钢,炭含量非常合适了,但刀剑必要的热处理,像是退火回火阶段,刀剑需要保持一定的温度保温一段时间,这可要了老命了,炭钢里是有炭的,在高温保存长时间,那很显然,刀剑外层的炭会大量丢失,这就造成了,刀剑外层会脱碳,会偏软,这严重影响刀刃和刀身的强度。
针对这一点,最好是渗碳补炭。
但是,尴尬的就在这里,依古代的热处理条件,除了炭火,没什么别的好的加热保温手段了,炭火一烧,刀剑还是得脱碳。
要考量两点,一是,得让刀剑长时间保温,二是,不让氧气发生作用,避免脱碳,能同时达成这两者的,只有用闷炭的方法。
制作木炭的时候,后半程会把窑整个封起来,彼时,在密封环境中,窑里的氧气会消耗完毕,成了缺氧环境。
且,土窑本身构造决定了,能长时间保温,又是缺氧环境,又是长时间保温,天然适合进行刀剑的热处理。
而且,土窑还有另外的好处,在闷窑过程中,炭会挥发到到处都是,落到刀剑上,会往刀剑上渗入一定的炭,这就不仅没让刀剑脱碳,反还渗碳了,极大提高了刀剑质量。
收拢了所有钢条之后,李孟羲带着人去了铁匠营地,铁匠营地那里,有一个沉重的不便移动的铁夹台。
一百份钢片就地放好,铁夹台旁,李孟羲手里拿着一个薄木板,薄木板上则是数层白纸,若是凑近看一下当能发现,白纸上画了细密的格子还有字。
从第一行往下,表格第一行分别是,【五尺窑】,【六尺窑】,【七尺窑】……依次向下,排了数页之多。
而横着的则是,【断裂与否】【弯曲后可回弹与否】,【弯曲程度】三个选项。
四周,有空闲的匠人们围过来在看,李孟羲任由他们,并未赶人。
测试开始,首先,拿着尺子在每一根钢条当中画出刻度,然后,给每一根钢条两端的豁口上系上麻绳。
这一切准备完成之后。
第一组测试,乃是五尺窑里的十根钢条,从中随意选取三根。
刀匠拿起一根钢条,把钢条当中画的记号对准铁夹台中间放了进去,然后把两个沉重的铁砣抵到一起,当固定好之后,刀匠开始缓缓的拉动麻绳(弩弦)。
李孟羲聚精会神的观察着,他看到,在刀匠缓缓的拉动下,钢条缓缓的开始变弯。
弯了没多大弧度,咯嘣一声,钢条从中断裂了。
刀匠心虚,赶忙抬起头朝李孟羲看来,小心解释,“俺都没用力……”
“无妨。”李孟羲安慰到,“继续。”
说着,李孟羲拿着毛笔在表格第一行,【五尺窑】之后,【断裂】一竖列,打了个钩。
对这第一组测试,李孟羲有所预料,窑太短了,里边的氧气太少,封窑之后不待烧一会儿,火就灭了,等于是淬火后的钢条其实就根本没怎么回火。
还有一点,为统一规格,所有的钢条都是铸造的,铸造的东西,果然强度差劲。
之后继续测试,第一组的三根钢条无一例外,全都崩断了。
测试往下继续,六尺窑,同样十根挑其三进行测试,七尺窑一样,八尺窑一样,九尺窑亦是如此。
往下测试着,变化很不明显,钢铁无一例外的全都一拉就折。
这不是李孟羲设计的实验有问题,恰恰是,实验设计的极好,窑体长度以一尺一尺极小的幅度增加,变化幅度很是细腻,数据很充足。
变化微小,很不起眼,但变化确实存在的。
当到了二十号窑炉的时候,此时,钢条在拉弯过程中,可以拉出一定的明显弧度了,也没那么容易折断了。
这足以说明,随着窑体变长,随着窑里木炭燃烧的时间变长,窑中的温度也随着逐步提升,反应在钢材上,便是钢材回火程度逐步提高。
实验到了这一步,李孟羲其实有了答桉,他已经确定了,通过控制窑室空间,从而控制氧气,进而再控制加热时间,进而控制加热温度,这是可以实现批量热处理的。
因钢材的缘故,铸铁的钢条强度委实差劲,继续往下测试,钢条逐步的越来越柔韧,但是拉到一定程度,必然还是折断。
李孟羲对钢条的性能有所判断,作为弩臂的钢条既不能太硬,也不能太软,硬度和韧性两者相冲,硬度高了韧性就低,韧性高了,硬度就低。
硬度太高,钢条太脆,一拉就断,而若是太软,一拉就弯,没有力量,甚至于,再软的话,一拉就变形,回弹不了了。
一百组测试下去,李孟羲记录了组三百个数据,毫无例外,多达三百根测试的钢条全都拉断了。
这其中,李孟羲没见到拉弯变形回弹不了的样品,也就是说,所有的钢条,都是硬度过强,而没有出现韧性过强的。
如果将硬度和韧性比做数据的正负两极的话,目标是为了找出韧硬兼备的回火温度,那么,现在这一个土窑,回火温度全处在“硬度”一极,也就是说,数据还缺了一半,数据远不足。
看着一地折断的钢条,还有剩下的大量完好的,该怎么处理这些一点用处都没有的钢条呢。
想了片刻,李孟羲吩咐到,“这些钢条拿回去融了吧。”
顿了下,李孟羲又补充一句,“融了做锄头。”
一个问题,若开春屯田,十几万人,人手一件锄头,够吗?
答桉是,不够。
黄巾流民,被官军追的丢盔弃甲的,连保命的刀枪都能扔了,锄头就更扔的找不见了。
若屯田,最低限度,人手一把锄头吧,若连锄头都没有,谈何耕种。
所以,当铁匠营储备了大量铁料准备铸造半铁犁具的时候,李孟羲准备更多的铁料制作锄头。
前边铸犁之时,有匠人说可以做半铁犁,能省大量的铁,自然,要造锄头了,李孟羲同样去找人问题,半铁的锄头有无。
结果,半铁的锄头还常见,乡间许多人都是用着半铁锄头,毕竟少铁,便宜。
融了两千多把刀具才得到的钢铁,若是打造半铁锄头,按铁匠们估量,可打造锄头六千左右。
只是,当李孟羲特意去找了半铁锄头和全铁锄头找人来用,他看到,民夫用半铁锄头的时候,用的很是小心,锄头轻刨轻搂,根本不敢用力。
看到这里,李孟羲沉默了。
半铁锄头只半个锄刃是铁,再嵌上一块薄方木做锄身,可是木头的强度怎比的上钢铁,农活又那么糙实,不大力怎能高效,再加上木头的锄头很容易腐坏,缺点是如此之多,李孟羲觉得,但凡有一点铁,就绝不用半铁锄头。
锄头跟犁还不一样,犁是往前推的,锄头得刨得撅得搂,犁头用木头的还无妨,锄头明显比犁更吃力,对强度要求也更高。
一直通过融化兵刃来弄铁,这也不是事,兵刃就那么多,全融了又能有多少铁。
而且巨鹿境内,似乎还没有铁矿。
看来得早日寻找铁料来源。
——
夜晚,晚饭之时,关羽笑问,忙碌了有七八日了,可有收获。
李孟羲想了想说到,“某已知,土窑,能用于回火之用。”
忙碌七八日,搅扰几千人之巨,耗费了大量人力物力,花费统计出来总计多达五千多贯,然而,如此巨大的投入,李孟羲只弄懂了只这么小小的一件事。为这一条,李孟羲废了五千贯之巨。
关羽也是笑而不语。
关羽不懂技术的厉害,在李孟羲确定土窑热处理法有用之后,不久的日后,所有的回火工艺全都可以用窑来批量处理,直接省了大量人力物力。
而不仅如此,在测试过程中,火槽批量加热的方法,本来只是为实验而做的辅助项目,这却成了额外的收获。
用长槽可以批量加热,批量淬火,此能一下解决优良匠人的缺口,这等于是,让一个高手匠人,发挥出一千个高手匠人的作用,等于是,生产能力的巨大提高。
一个土窑热处理法,一个长槽均衡加热统一淬火法,此两法,可使包括刀剑在内的所有铁器生产,生产效率提高数倍乃至十倍不止。
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雨停之后,困在屋子里等待许久的李孟羲立刻带着人带着一千多根钢条,飞奔向城外。
一场大雨,下的空气凉飕飕的,地面湿漉漉的。
巨鹿城南城东北角,一百个从大到小依次排列的大小土窑林立着,雨水过后,土窑仍然好好的矗立在那里。
李孟羲指挥着众人把钢条每十根一组,朝每个土窑里放上一组。
百个土窑,共放了一千根钢条,每窑皆是十根。
之后,再命人活好黄泥拿好木板等着,又命人把木炭抬来,土窑中都有建好的炭槽,将炭倒满炭槽,再铺上一层烧的通红的火炭,放好了炭火之后,李孟羲一声令下,“封窑!”他大叫着。
早有准备的士卒们不敢多耽误,赶紧拿黄泥把窑口封了,封的严严实实,这还不算完,士卒又拿木板又堵了一层,又湖上一层泥。
不大时间,完工了。
炭火在土窑里点起,窑口封的严严实实,看不到里边的情况。
跟在李孟羲身旁的刀匠忍不住问道,“军师,这算完了?”
李孟羲回头朝刀匠笑了笑,“等窑烧完,便算是完了。”
所建一百个窑,最短的短短五尺,短的跟个墙一样,而长的足有百尺多,李孟羲不清楚这些窑里的空气燃烧殆尽到底需要多少时间,外边又下了雨的缘故,冷飕飕的,李孟羲索性直接带着人回去,准备到下午再看。
土窑自封窑之后,从上午过了中午,到了下午,等的时间足够久了,李孟羲带着人前去开窑。
士卒们手推脚踹的,或是拿着锤子砸,三五下便把窑给砸开了。
李孟羲从第一个窑,往后边依次看。
越往后李孟羲发现开窑时窑里的热气越是逼人,往窑室里瞅,里边越是乌漆麻黑的。
当李孟羲走到最后一个窑,也就是长一百零五尺的那个窑,到了后他惊奇发现,都烧了数个时辰了,喵的里边还在冒烟,炭还在燃烧。
这让李孟羲惊讶了,是窑太长了?氧气太多?
可一想,不太对啊,似乎是炭火的缘故,炭火不是明火,燃烧太慢了,比不上木柴的汹汹大火,大火要是烧起来,氧气消耗飞快,哪里会烧几个时辰窑里还有氧气。
李孟羲本想猫着腰走腰里看看,结果里边太热,烟太呛人,走不进去。
这让李孟羲无奈了,窑已开了,不停的进风,炭非得烧完了烟才能停。
迫于无奈,只能是令人往里边泼水,先把温度降了之后,然后再派人进去灭火。
这第二轮实验结束了。
统共一百个窑,共放了一千根钢条,平均每窑十根。
为避免混乱,李孟羲准备的有一百片麻布,每个麻布上写好窑号,从【五尺窑】,【六尺窑】,【七尺窑】,依次向后,直到【一百零五尺】,依次写好。
然后,对应窑里的钢条取出来,各自包好。
分类过程事关重大,一点马虎不得,李孟羲带着人亲自忙碌,不假他人之手。
在忙碌过程中,李孟羲发现了有趣的现象,从第一窑至第十二窑,窑里显得较为干净,而越往后,窑里越是黑乎乎的,这说明,前边的窑实在太小,窑里的氧气不够,烧不一会儿就停了,所以,窑室内没有飘散的炭灰。
到后边,窑室越来越黑,再看取出的钢条,钢条也是越来越黑。
一开始,钢条上边的黑色还能拿手曾掉,到后边,五十窑之后,钢条上的黑色曾不掉了,吐了吐沫拿衣服使劲曾也曾不掉。
李孟羲握着略微带着热量的钢条走出窑室,他对着亮光把钢条看了又看,看着黑不熘秋的钢条,他露出了开心的笑容。
猜对了,土窑果然是可以渗碳的。
热处理过程中有很尴尬的一点,本来吧,灌钢术造的钢,炭含量非常合适了,但刀剑必要的热处理,像是退火回火阶段,刀剑需要保持一定的温度保温一段时间,这可要了老命了,炭钢里是有炭的,在高温保存长时间,那很显然,刀剑外层的炭会大量丢失,这就造成了,刀剑外层会脱碳,会偏软,这严重影响刀刃和刀身的强度。
针对这一点,最好是渗碳补炭。
但是,尴尬的就在这里,依古代的热处理条件,除了炭火,没什么别的好的加热保温手段了,炭火一烧,刀剑还是得脱碳。
要考量两点,一是,得让刀剑长时间保温,二是,不让氧气发生作用,避免脱碳,能同时达成这两者的,只有用闷炭的方法。
制作木炭的时候,后半程会把窑整个封起来,彼时,在密封环境中,窑里的氧气会消耗完毕,成了缺氧环境。
且,土窑本身构造决定了,能长时间保温,又是缺氧环境,又是长时间保温,天然适合进行刀剑的热处理。
而且,土窑还有另外的好处,在闷窑过程中,炭会挥发到到处都是,落到刀剑上,会往刀剑上渗入一定的炭,这就不仅没让刀剑脱碳,反还渗碳了,极大提高了刀剑质量。
收拢了所有钢条之后,李孟羲带着人去了铁匠营地,铁匠营地那里,有一个沉重的不便移动的铁夹台。
一百份钢片就地放好,铁夹台旁,李孟羲手里拿着一个薄木板,薄木板上则是数层白纸,若是凑近看一下当能发现,白纸上画了细密的格子还有字。
从第一行往下,表格第一行分别是,【五尺窑】,【六尺窑】,【七尺窑】……依次向下,排了数页之多。
而横着的则是,【断裂与否】【弯曲后可回弹与否】,【弯曲程度】三个选项。
四周,有空闲的匠人们围过来在看,李孟羲任由他们,并未赶人。
测试开始,首先,拿着尺子在每一根钢条当中画出刻度,然后,给每一根钢条两端的豁口上系上麻绳。
这一切准备完成之后。
第一组测试,乃是五尺窑里的十根钢条,从中随意选取三根。
刀匠拿起一根钢条,把钢条当中画的记号对准铁夹台中间放了进去,然后把两个沉重的铁砣抵到一起,当固定好之后,刀匠开始缓缓的拉动麻绳(弩弦)。
李孟羲聚精会神的观察着,他看到,在刀匠缓缓的拉动下,钢条缓缓的开始变弯。
弯了没多大弧度,咯嘣一声,钢条从中断裂了。
刀匠心虚,赶忙抬起头朝李孟羲看来,小心解释,“俺都没用力……”
“无妨。”李孟羲安慰到,“继续。”
说着,李孟羲拿着毛笔在表格第一行,【五尺窑】之后,【断裂】一竖列,打了个钩。
对这第一组测试,李孟羲有所预料,窑太短了,里边的氧气太少,封窑之后不待烧一会儿,火就灭了,等于是淬火后的钢条其实就根本没怎么回火。
还有一点,为统一规格,所有的钢条都是铸造的,铸造的东西,果然强度差劲。
之后继续测试,第一组的三根钢条无一例外,全都崩断了。
测试往下继续,六尺窑,同样十根挑其三进行测试,七尺窑一样,八尺窑一样,九尺窑亦是如此。
往下测试着,变化很不明显,钢铁无一例外的全都一拉就折。
这不是李孟羲设计的实验有问题,恰恰是,实验设计的极好,窑体长度以一尺一尺极小的幅度增加,变化幅度很是细腻,数据很充足。
变化微小,很不起眼,但变化确实存在的。
当到了二十号窑炉的时候,此时,钢条在拉弯过程中,可以拉出一定的明显弧度了,也没那么容易折断了。
这足以说明,随着窑体变长,随着窑里木炭燃烧的时间变长,窑中的温度也随着逐步提升,反应在钢材上,便是钢材回火程度逐步提高。
实验到了这一步,李孟羲其实有了答桉,他已经确定了,通过控制窑室空间,从而控制氧气,进而再控制加热时间,进而控制加热温度,这是可以实现批量热处理的。
因钢材的缘故,铸铁的钢条强度委实差劲,继续往下测试,钢条逐步的越来越柔韧,但是拉到一定程度,必然还是折断。
李孟羲对钢条的性能有所判断,作为弩臂的钢条既不能太硬,也不能太软,硬度和韧性两者相冲,硬度高了韧性就低,韧性高了,硬度就低。
硬度太高,钢条太脆,一拉就断,而若是太软,一拉就弯,没有力量,甚至于,再软的话,一拉就变形,回弹不了了。
一百组测试下去,李孟羲记录了组三百个数据,毫无例外,多达三百根测试的钢条全都拉断了。
这其中,李孟羲没见到拉弯变形回弹不了的样品,也就是说,所有的钢条,都是硬度过强,而没有出现韧性过强的。
如果将硬度和韧性比做数据的正负两极的话,目标是为了找出韧硬兼备的回火温度,那么,现在这一个土窑,回火温度全处在“硬度”一极,也就是说,数据还缺了一半,数据远不足。
看着一地折断的钢条,还有剩下的大量完好的,该怎么处理这些一点用处都没有的钢条呢。
想了片刻,李孟羲吩咐到,“这些钢条拿回去融了吧。”
顿了下,李孟羲又补充一句,“融了做锄头。”
一个问题,若开春屯田,十几万人,人手一件锄头,够吗?
答桉是,不够。
黄巾流民,被官军追的丢盔弃甲的,连保命的刀枪都能扔了,锄头就更扔的找不见了。
若屯田,最低限度,人手一把锄头吧,若连锄头都没有,谈何耕种。
所以,当铁匠营储备了大量铁料准备铸造半铁犁具的时候,李孟羲准备更多的铁料制作锄头。
前边铸犁之时,有匠人说可以做半铁犁,能省大量的铁,自然,要造锄头了,李孟羲同样去找人问题,半铁的锄头有无。
结果,半铁的锄头还常见,乡间许多人都是用着半铁锄头,毕竟少铁,便宜。
融了两千多把刀具才得到的钢铁,若是打造半铁锄头,按铁匠们估量,可打造锄头六千左右。
只是,当李孟羲特意去找了半铁锄头和全铁锄头找人来用,他看到,民夫用半铁锄头的时候,用的很是小心,锄头轻刨轻搂,根本不敢用力。
看到这里,李孟羲沉默了。
半铁锄头只半个锄刃是铁,再嵌上一块薄方木做锄身,可是木头的强度怎比的上钢铁,农活又那么糙实,不大力怎能高效,再加上木头的锄头很容易腐坏,缺点是如此之多,李孟羲觉得,但凡有一点铁,就绝不用半铁锄头。
锄头跟犁还不一样,犁是往前推的,锄头得刨得撅得搂,犁头用木头的还无妨,锄头明显比犁更吃力,对强度要求也更高。
一直通过融化兵刃来弄铁,这也不是事,兵刃就那么多,全融了又能有多少铁。
而且巨鹿境内,似乎还没有铁矿。
看来得早日寻找铁料来源。
——
夜晚,晚饭之时,关羽笑问,忙碌了有七八日了,可有收获。
李孟羲想了想说到,“某已知,土窑,能用于回火之用。”
忙碌七八日,搅扰几千人之巨,耗费了大量人力物力,花费统计出来总计多达五千多贯,然而,如此巨大的投入,李孟羲只弄懂了只这么小小的一件事。为这一条,李孟羲废了五千贯之巨。
关羽也是笑而不语。
关羽不懂技术的厉害,在李孟羲确定土窑热处理法有用之后,不久的日后,所有的回火工艺全都可以用窑来批量处理,直接省了大量人力物力。
而不仅如此,在测试过程中,火槽批量加热的方法,本来只是为实验而做的辅助项目,这却成了额外的收获。
用长槽可以批量加热,批量淬火,此能一下解决优良匠人的缺口,这等于是,让一个高手匠人,发挥出一千个高手匠人的作用,等于是,生产能力的巨大提高。
一个土窑热处理法,一个长槽均衡加热统一淬火法,此两法,可使包括刀剑在内的所有铁器生产,生产效率提高数倍乃至十倍不止。
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