崇祯十三年 第一百三十四章 火器之先（五）

陀床就是一个原始的人工砂轮机，车床可要复杂得多。UU小说 uu234更新最快

沈贵与李立两人头碰头，一人一只手，拿着朱平槿传下来的图纸观看。

“这陀床讲究灵巧，这车床却不同，沈匠头可知有何不同？”朱平槿问道。

沈贵思索良久方才答道：“看这车床向外悬出之飞轮极大，必定吃力甚重。小人想，这车床必要坚固耐用方好。”

朱平槿笑道：“坚固耐用这是自然。可沈匠头只知其皮毛，不知其精髓，故而还未入门。”

听到世子批评，沈贵非常羞愧。这时，他身边李立却抬起头道：“这车床有夹具三个，前后各一，侧面还有一个。依小人猜测，既然要制作铳管，那连接飞轮端的夹具必定可旋转。那旋转的夹具，连同身后轴承和飞轮，都应是空心的，如此才方便夹持数尺长的铁棍或钻头。当然，此处可以固定钻头，也可以固定铁棍。另一端则反之。动与不动之间，则钻孔可成。然则钻削深孔，最难保证深孔笔直。前头差之毫厘，后头必定谬之千里。故小人揣测，这车床讲究的不是力度大小，而是精准非常！”

朱平槿笑了。李立此人朱平槿不了解，只晓得他读过书，在王府工正所也干了七八年，家庭非常困难，就连今日世子召见，衣襟上仍然补着好几块补丁。

“李总办所说不差。你且说说如何保证这钻削的精准度？”

这就有考校的意味在里面了。若是答对了，说不定世子将来就会青眼相看。王昆山嫉妒得眼睛都红了，可他对此一窍不通，只好忍住心火听李立如何回答。

“小人曾钻削过木器。这手钻下钻，定要与木器表面垂直。若有偏斜，必定钻偏。发现偏斜，只得报废重来，不可试图纠偏。何也？盖手钻钻杆极长，若强行纠偏，钻杆极易断裂。这铁作敲打出来的铁棍，长短不一，粗细不一，弯直不一，钻削端面更是凹凸不平。要在这等铁棍上钻出一个笔直的小孔，何其难也！所以小人想，必先将这铁棍粗细长短统一，再较直锉平，制成可供钻削的毛坯，然后钻削方成！”

这李立已经有简单的工业化生产的思路了。高度细分的工种，合理有序的流程，是现代大工业普遍的现象。

“如何制成这统一之毛坯？”朱平槿不依不饶。他要看看这郑安民极力推荐的技术人才，到底有几分水平。

“世子这车床简图上，除前后两端各有一个夹具。在床子边上，还画了一个夹具。这夹具用来固定车刀，那踩动踏板，夹具带着铁棍旋转，车刀靠上去，就能将铁棍车圆。木作制圆棍，也是用的同样方法。只要用绳弓将木棍转起来，把刨刀凑上去，这木棍不就刨圆了？可恕小人困惑，若这车刀不能前后移动，何以保证铁棍前后粗细一致？还有，若车床两端不能前后移动，这转头如何进刀……”

忘了画出床身导轨，这是朱平槿的疏忽。车床导轨的平直，直接关系到车床的精度。李立发现了，说明在他的大脑中已经形成了车床的立体图像。控制车刀前后移动和进刀的螺杆、手轮等部件也没画出。这倒不是朱平槿的疏忽。他不知道以现在的生产条件，能不能生产出螺杆来。

朱平槿讲了床身导轨的事情，又把螺杆的问题摆出来，问他的几个能工巧匠能不能生产出螺杆来。

谈到螺杆，木作的沈贵立即找回了刚才丢失的。

“若这螺杆只是木器，倒好办很！螺杆便是圆木棍上的斜槽。只要用绳弓将木棍旋转起来，再用窄刃或者尖刃的钩刀斜着进刀。钩刀吃进木头里，那斜纹就会带着刀架自己滑动。只是这钩刀的斜度不能变，变了那斜纹便不均匀……”

尖刃钩刀切出来是三角螺纹，窄刃钩刀切出来的梯形螺纹。有了外螺纹，刻制螺母的内螺纹就变得非常简单。在螺杆尾端钉上拉刀，将螺杆从圆孔中拉出。圆孔里有个突起的销钉，镶入螺杆的外螺纹中，螺杆一拉便被迫旋转，拉刀就在螺母中刻出相应的内螺纹，这与枪炮中刻制膛线的原理一模一样。老钳工叫这种办法为“以公制母，公母配合（注一）”。既然沈贵是位熟手，那就好办了。朱平槿乘胜追击，讲了螺纹的斜角和形状，以及它们各自的特点和应用范围，然后吩咐李立、沈贵回去慢慢摸索。这些知识涉及现代数学和力学，朱平槿讲了也不知对方能听懂多少。

车床讲完，朱平槿趁下午还有时间，加紧讲了钢材的事情。一个是炒钢，一个是坩埚钢。

炒钢在中国出现很久了，这是一种极其原始的两步炼钢法。先炼铁，后炼钢，与现代炼钢法（注二）比较接近。炼铁炉与抄铁塘串联使用，初步实现了操作的半连续化。炼好的铁水从炼铁炉下面的铁孔放出来，然后用泥土塞住铁孔，炼铁炉可以继续加料生产。铁水流到炉子旁的一个方塘里，飞快洒上精矿粉或者晒干的污潮泥粉，数人站在方塘边墙上用柳木棍在铁水中疾搅，可以立即炒成熟铁，或称炒钢。污潮泥干粉含有氧化铁和硅酸铁，精矿粉就是氧化铁，洒进生铁水可以促使碳氧化，降低铁水的含碳量。浅而宽大的方塘，加上柳木棍疾搅，可以促使铁水与空气的接触，促进氧化作用，加速熟铁形成。这与现代转炉炼钢中的空气或氧气顶吹，倒有些异曲同工之妙。

炒钢优点很多：产量大，生产简单安全，成本低廉，所以大明市面上钢材多以炒钢为主。

但是炒钢也有很大的缺点。除了成分难以精确控制之外，最大的问题钢渣无法排除。炼钢并不是单纯的氧化反应，更有除渣提纯的要求。生铁水中含有大量硅、钙、磷、硫等杂质，硅、钙无用，磷、硫有害，碳含量则必须控制。炒钢使生铁变成熟铁，在降低含碳量的同时，铁水的熔点随之上升。生铁熔点大约只有一千二百度，钢就达到了一千三四百度以上。至于纯铁，更在一千五百度以上。当污潮泥干粉和精矿粉的加入铁水并用柳木棍疾搅后，铁水碳含量降低，熔点上升，铁水便立即开始凝结，变成一摊搅不动分不开的浓稠芝麻糊，铁水铁渣完全混合在一起，根本无法分离。疾搅还造成铁水中混入大量气泡，柳木棍碳化断裂部分同样混杂在铁块中。

可以想象，这种含有大量铁渣杂质的粗劣炒钢怎能用在枪炮身管的制造上？那不是一搂火就炸膛？更不要说制作比身管要求更高的钻头了。大明的铁匠很清楚炒钢的缺陷，所以炒钢必须重新经过反复锻打（热锻），才能勉强达到使用要求。

现阶段，朱平槿不可能通过改进炒钢的工艺流程来实现钢材质量的飞跃。想要得到优质的钢材，他唯一解决办法是用廉价的炒钢为原料，进行坩埚重炼。反正是科研性质，成本不是主要的问题。

中国使用坩埚的历史非常悠久，起码可以追溯到汉朝。在朱平槿在雅安时，也曾用过邻近荥经县的特产——荥经砂器来烧水喝茶。这荥经砂器的烧制，就是在坩埚中闷烧完成的。普通的转炉钢属于沸腾钢，而坩埚钢属于镇静钢，氧化反应充分，里面没有多少气泡，而且除渣方便，像肉汤除血沫一样，将面上的钢渣舀去便是。因为反应时间长，坩埚钢还可以根据需要，方便添加各种有益元素，生产出各种用途的钢材。但在朱平槿的前世，坩埚炼钢因为产量太小，成本太高，已在大规模工业生产中被淘汰了，主要用于小作坊里熔炼特殊的工具钢，或者实验室里做钢材成分检测。加温也不再用碳，而是电。

炼钢需要一千六百度左右的高温，所以炼钢坩埚不能用普通的陶土坩埚，只能用在少量陶土中大量添加石墨或者高岭土熟料的特殊坩埚。天然纯净石墨的熔点高达三千六百度五十度，远远超过钢铁的熔点，用在钢材冶炼中毫无压力。石墨成分是纯净的碳，在炼钢过程中可以少量增加钢材中的含碳量。要增加钢材的含碳量，炼成高硬度的高碳工具钢，还必须在坩埚中添加石墨粉。要提高炼钢温度，除了使用粒度合适的焦炭外，还必须使用预热的高温空气。高温空气可以利用炉体本身的散热，也可以单独用火焰加热。

朱平槿详细讲述坩埚炼钢，冯氏兄弟眼睛都瞪出来了。他冯家作坊里有一座爷爷的爷爷传下来的化铁炉，他俩从小就在炉子边帮大人拉风箱，自己也用过坩埚来熔过铁水，可是都没有世子知道的多。世子的描述活灵活现，仿佛就在炉子边干过一样。可是他俩都想不通，以世子身份的尊贵，怎么可能去做下贱的匠活呢？

朱平槿倾心传授他的技术，已经完全进入了忘我的状态。被传授者的感受，并不在他考虑范畴之内。金属材料学及其热处理是一门博大精深的学问，也是机械加工的基础。在没有温度计以及现代热处理设备时，必须通过操作者自身积累的经验来判断。

如高碳钢与低碳钢，在陀床等原始砂轮机的高速摩擦下，飞出的火星数量和支数是不同的。老师傅拿着工件在砂轮机上杵一下就能做出大致准确地判断钢材的含碳量。

又比如钢材的热处理，正火、回火、淬火、渗碳等要求的温度、时间及冷却速度也是不近一样。没有温度计就只有用眼睛分辨钢材的颜色。

再比如普通麻花钻头一般直接使用高碳钢制作，而不会使用渗碳低碳钢来制作。没真正玩过的人就根本弄不清高碳钢与渗碳低碳钢之间的差别。

可这些来自于实践的学问难不倒朱平槿。他在基层一手一脚干过，从实习生干到老师傅。他通过系统的知识讲授，让在座的几个人有一些基本认知，走一些捷径，而不会在实践中去盲目摸索，浪费很多时间走弯路。

注一：约定俗成。外螺纹是公，内螺纹是母。为什么不能反过来？请大家猜猜。

注二：现代炼钢法在铁水中加了石灰石等溶剂，再加氧气顶吹，促进氧化放热反应，极大提高钢包温度。有了高温，就有了高活度。在这种状态下脱硫、脱硅、脱磷，较为彻底。渣铁分离后，再进行脱碳。诸多的综合措施，才能极大提高了钢材的质量。