第六百九十五章 工技突破
雨停之後,困在屋子裏等待許久的李孟羲立刻帶着人帶着一千多根鋼條,飛奔向城外。
一場大雨,下的空氣涼颼颼的,地面溼漉漉的。
鉅鹿城南城東北角,一百個從大到小依次排列的大小土窯林立着,雨水過後,土窯仍然好好的矗立在那裏。
李孟羲指揮着衆人把鋼條每十根一組,朝每個土窯裏放上一組。
百個土窯,共放了一千根鋼條,每窯皆是十根。
之後,再命人活好黃泥拿好木板等着,又命人把木炭擡來,土窯中都有建好的炭槽,將炭倒滿炭槽,再鋪上一層燒的通紅的火炭,放好了炭火之後,李孟羲一聲令下,“封窯!”他大叫着。
早有準備的士卒們不敢多耽誤,趕緊拿黃泥把窯口封了,封的嚴嚴實實,這還不算完,士卒又拿木板又堵了一層,又湖上一層泥。
不大時間,完工了。
炭火在土窯裏點起,窯口封的嚴嚴實實,看不到裏邊的情況。
跟在李孟羲身旁的刀匠忍不住問道,“軍師,這算完了?”
李孟羲回頭朝刀匠笑了笑,“等窯燒完,便算是完了。”
所建一百個窯,最短的短短五尺,短的跟個牆一樣,而長的足有百尺多,李孟羲不清楚這些窯裏的空氣燃燒殆盡到底需要多少時間,外邊又下了雨的緣故,冷颼颼的,李孟羲索性直接帶着人回去,準備到下午再看。
土窯自封窯之後,從上午過了中午,到了下午,等的時間足夠久了,李孟羲帶着人前去開窯。
士卒們手推腳踹的,或是拿着錘子砸,三五下便把窯給砸開了。
李孟羲從第一個窯,往後邊依次看。
越往後李孟羲發現開窯時窯裏的熱氣越是逼人,往窯室裏瞅,裏邊越是烏漆麻黑的。
當李孟羲走到最後一個窯,也就是長一百零五尺的那個窯,到了後他驚奇發現,都燒了數個時辰了,喵的裏邊還在冒煙,炭還在燃燒。
這讓李孟羲驚訝了,是窯太長了?氧氣太多?
可一想,不太對啊,似乎是炭火的緣故,炭火不是明火,燃燒太慢了,比不上木柴的洶洶大火,大火要是燒起來,氧氣消耗飛快,哪裏會燒幾個時辰窯裏還有氧氣。
李孟羲本想貓着腰走腰裏看看,結果裏邊太熱,煙太嗆人,走不進去。
這讓李孟羲無奈了,窯已開了,不停的進風,炭非得燒完了煙才能停。
迫於無奈,只能是令人往裏邊潑水,先把溫度降了之後,然後再派人進去滅火。
這第二輪實驗結束了。
統共一百個窯,共放了一千根鋼條,平均每窯十根。
爲避免混亂,李孟羲準備的有一百片麻布,每個麻布上寫好窯號,從【五尺窯】,【六尺窯】,【七尺窯】,依次向後,直到【一百零五尺】,依次寫好。
然後,對應窯裏的鋼條取出來,各自包好。
分類過程事關重大,一點馬虎不得,李孟羲帶着人親自忙碌,不假他人之手。
在忙碌過程中,李孟羲發現了有趣的現象,從第一窯至第十二窯,窯裏顯得較爲乾淨,而越往後,窯裏越是黑乎乎的,這說明,前邊的窯實在太小,窯裏的氧氣不夠,燒不一會兒就停了,所以,窯室內沒有飄散的炭灰。
到後邊,窯室越來越黑,再看取出的鋼條,鋼條也是越來越黑。
一開始,鋼條上邊的黑色還能拿手曾掉,到後邊,五十窯之後,鋼條上的黑色曾不掉了,吐了吐沫拿衣服使勁曾也曾不掉。
李孟羲握着略微帶着熱量的鋼條走出窯室,他對着亮光把鋼條看了又看,看着黑不熘秋的鋼條,他露出了開心的笑容。
猜對了,土窯果然是可以滲碳的。
熱處理過程中有很尷尬的一點,本來吧,灌鋼術造的鋼,炭含量非常合適了,但刀劍必要的熱處理,像是退火回火階段,刀劍需要保持一定的溫度保溫一段時間,這可要了老命了,炭鋼裏是有炭的,在高溫保存長時間,那很顯然,刀劍外層的炭會大量丟失,這就造成了,刀劍外層會脫碳,會偏軟,這嚴重影響刀刃和刀身的強度。
針對這一點,最好是滲碳補炭。
但是,尷尬的就在這裏,依古代的熱處理條件,除了炭火,沒什麼別的好的加熱保溫手段了,炭火一燒,刀劍還是得脫碳。
要考量兩點,一是,得讓刀劍長時間保溫,二是,不讓氧氣發生作用,避免脫碳,能同時達成這兩者的,只有用悶炭的方法。
製作木炭的時候,後半程會把窯整個封起來,彼時,在密封環境中,窯裏的氧氣會消耗完畢,成了缺氧環境。
且,土窯本身構造決定了,能長時間保溫,又是缺氧環境,又是長時間保溫,天然適合進行刀劍的熱處理。
而且,土窯還有另外的好處,在悶窯過程中,炭會揮發到到處都是,落到刀劍上,會往刀劍上滲入一定的炭,這就不僅沒讓刀劍脫碳,反還滲碳了,極大提高了刀劍質量。
收攏了所有鋼條之後,李孟羲帶着人去了鐵匠營地,鐵匠營地那裏,有一個沉重的不便移動的鐵夾臺。
一百份鋼片就地放好,鐵夾臺旁,李孟羲手裏拿着一個薄木板,薄木板上則是數層白紙,若是湊近看一下當能發現,白紙上畫了細密的格子還有字。
從第一行往下,表格第一行分別是,【五尺窯】,【六尺窯】,【七尺窯】……依次向下,排了數頁之多。
而橫着的則是,【斷裂與否】【彎曲後可回彈與否】,【彎曲程度】三個選項。
四周,有空閒的匠人們圍過來在看,李孟羲任由他們,並未趕人。
測試開始,首先,拿着尺子在每一根鋼條當中畫出刻度,然後,給每一根鋼條兩端的豁口上繫上麻繩。
這一切準備完成之後。
第一組測試,乃是五尺窯裏的十根鋼條,從中隨意選取三根。
刀匠拿起一根鋼條,把鋼條當中畫的記號對準鐵夾臺中間放了進去,然後把兩個沉重的鐵砣抵到一起,當固定好之後,刀匠開始緩緩的拉動麻繩(弩弦)。
李孟羲聚精會神的觀察着,他看到,在刀匠緩緩的拉動下,鋼條緩緩的開始變彎。
彎了沒多大弧度,咯嘣一聲,鋼條從中斷裂了。
刀匠心虛,趕忙擡起頭朝李孟羲看來,小心解釋,“俺都沒用力……”
“無妨。”李孟羲安慰到,“繼續。”
說着,李孟羲拿着毛筆在表格第一行,【五尺窯】之後,【斷裂】一豎列,打了個鉤。
對這第一組測試,李孟羲有所預料,窯太短了,裏邊的氧氣太少,封窯之後不待燒一會兒,火就滅了,等於是淬火後的鋼條其實就根本沒怎麼回火。
還有一點,爲統一規格,所有的鋼條都是鑄造的,鑄造的東西,果然強度差勁。
之後繼續測試,第一組的三根鋼條無一例外,全都崩斷了。
測試往下繼續,六尺窯,同樣十根挑其三進行測試,七尺窯一樣,八尺窯一樣,九尺窯亦是如此。
往下測試着,變化很不明顯,鋼鐵無一例外的全都一拉就折。
這不是李孟羲設計的實驗有問題,恰恰是,實驗設計的極好,窯體長度以一尺一尺極小的幅度增加,變化幅度很是細膩,數據很充足。
變化微小,很不起眼,但變化確實存在的。
當到了二十號窯爐的時候,此時,鋼條在拉彎過程中,可以拉出一定的明顯弧度了,也沒那麼容易折斷了。
這足以說明,隨着窯體變長,隨着窯裏木炭燃燒的時間變長,窯中的溫度也隨着逐步提升,反應在鋼材上,便是鋼材回火程度逐步提高。
實驗到了這一步,李孟羲其實有了答桉,他已經確定了,通過控制窯室空間,從而控制氧氣,進而再控制加熱時間,進而控制加熱溫度,這是可以實現批量熱處理的。
因鋼材的緣故,鑄鐵的鋼條強度委實差勁,繼續往下測試,鋼條逐步的越來越柔韌,但是拉到一定程度,必然還是折斷。
李孟羲對鋼條的性能有所判斷,作爲弩臂的鋼條既不能太硬,也不能太軟,硬度和韌性兩者相沖,硬度高了韌性就低,韌性高了,硬度就低。
硬度太高,鋼條太脆,一拉就斷,而若是太軟,一拉就彎,沒有力量,甚至於,再軟的話,一拉就變形,回彈不了了。
一百組測試下去,李孟羲記錄了組三百個數據,毫無例外,多達三百根測試的鋼條全都拉斷了。
這其中,李孟羲沒見到拉彎變形回彈不了的樣品,也就是說,所有的鋼條,都是硬度過強,而沒有出現韌性過強的。
如果將硬度和韌性比做數據的正負兩極的話,目標是爲了找出韌硬兼備的回火溫度,那麼,現在這一個土窯,回火溫度全處在“硬度”一極,也就是說,數據還缺了一半,數據遠不足。
看着一地折斷的鋼條,還有剩下的大量完好的,該怎麼處理這些一點用處都沒有的鋼條呢。
想了片刻,李孟羲吩咐到,“這些鋼條拿回去融了吧。”
頓了下,李孟羲又補充一句,“融了做鋤頭。”
一個問題,若開春屯田,十幾萬人,人手一件鋤頭,夠嗎?
答桉是,不夠。
黃巾流民,被官軍追的丟盔棄甲的,連保命的刀槍都能扔了,鋤頭就更扔的找不見了。
若屯田,最低限度,人手一把鋤頭吧,若連鋤頭都沒有,談何耕種。
所以,當鐵匠營儲備了大量鐵料準備鑄造半鐵犁具的時候,李孟羲準備更多的鐵料製作鋤頭。
前邊鑄犁之時,有匠人說可以做半鐵犁,能省大量的鐵,自然,要造鋤頭了,李孟羲同樣去找人問題,半鐵的鋤頭有無。
結果,半鐵的鋤頭還常見,鄉間許多人都是用着半鐵鋤頭,畢竟少鐵,便宜。
融了兩千多把刀具纔得到的鋼鐵,若是打造半鐵鋤頭,按鐵匠們估量,可打造鋤頭六千左右。
只是,當李孟羲特意去找了半鐵鋤頭和全鐵鋤頭找人來用,他看到,民夫用半鐵鋤頭的時候,用的很是小心,鋤頭輕刨輕摟,根本不敢用力。
看到這裏,李孟羲沉默了。
半鐵鋤頭只半個鋤刃是鐵,再嵌上一塊薄方木做鋤身,可是木頭的強度怎比的上鋼鐵,農活又那麼糙實,不大力怎能高效,再加上木頭的鋤頭很容易腐壞,缺點是如此之多,李孟羲覺得,但凡有一點鐵,就絕不用半鐵鋤頭。
鋤頭跟犁還不一樣,犁是往前推的,鋤頭得刨得撅得摟,犁頭用木頭的還無妨,鋤頭明顯比犁更喫力,對強度要求也更高。
一直通過融化兵刃來弄鐵,這也不是事,兵刃就那麼多,全融了又能有多少鐵。
而且鉅鹿境內,似乎還沒有鐵礦。
看來得早日尋找鐵料來源。
——
夜晚,晚飯之時,關羽笑問,忙碌了有七八日了,可有收穫。
李孟羲想了想說到,“某已知,土窯,能用於回火之用。”
忙碌七八日,攪擾幾千人之巨,耗費了大量人力物力,花費統計出來總計多達五千多貫,然而,如此巨大的投入,李孟羲只弄懂了只這麼小小的一件事。爲這一條,李孟羲廢了五千貫之巨。
關羽也是笑而不語。
關羽不懂技術的厲害,在李孟羲確定土窯熱處理法有用之後,不久的日後,所有的回火工藝全都可以用窯來批量處理,直接省了大量人力物力。
而不僅如此,在測試過程中,火槽批量加熱的方法,本來只是爲實驗而做的輔助項目,這卻成了額外的收穫。
用長槽可以批量加熱,批量淬火,此能一下解決優良匠人的缺口,這等於是,讓一個高手匠人,發揮出一千個高手匠人的作用,等於是,生產能力的巨大提高。
一個土窯熱處理法,一個長槽均衡加熱統一淬火法,此兩法,可使包括刀劍在內的所有鐵器生產,生產效率提高數倍乃至十倍不止。
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