按照後世的標準,由鐵水直接冷卻形成的白口鐵,除了當做鍊鋼的原料,並不具備實用的價值。王延興澆鑄許多生鐵錠,除了要拿回泉州展示成績外,也是準備用來鍊鋼。只不過他能用的鍊鋼的法子,既不是平爐、也不是轉爐,更不可能是電爐,而是蘇鋼法。
在反射爐中,將生鐵塊置於熟鐵片紮成的鐵餅子上空,因爲熟鐵的熔點高達一千五百度,而生鐵的熔點不過一千一百來度,所以,隨着爐溫的上升,生鐵塊由黑而紅,由紅而白,最終化成一滴滴的鐵水往下滴時,熟鐵片雖然已經被燒成了亮白色,卻依舊還是一片一片的樣子。鐵水順着鐵片之間的縫隙往下流,一邊下流,一邊和鐵片發生冶金反應。
在反應中,生鐵中的碳,一部分被燒掉,另一部分則被滲透到熟鐵中去,等生鐵盡數化成鐵水。滴落滲入熟鐵片盤後,再保溫一段時間,生鐵和熟鐵中的碳含量得到了較好的中和,一起成爲了產量和品質都還過得去的鋼。
當然,這個不錯,只能是跟同期的鋼質相比。畢竟這種冶煉的過程,並不可控,冶煉完成後,得出來的鋼的含碳量,也沒辦法檢測。
只能取樣做力學檢查,間接來表現:將每次練出來的鋼,取樣,用鍛錘打成薄薄的長條,再退火後,檢查它們的韌性。含碳低的鋼的韌性會相對好一些,反之,剛性會較好……
想做刀劍、甲冑,自然是要用中碳鋼或者高碳鋼爲好。可燒了五十多個熟鐵餅子之後,偏偏就是有一大半是低碳鋼。
可又能有什麼辦法呢?
低碳鋼就低碳鋼吧,比生鐵總要好!
自我安慰了一番之後,心裡又嘆了口氣:哎,也許多練練,能熟能生巧吧!王延興將選拔、培養熟練的蘇鋼法的工人的任務交給章大爐處理後,把精力轉移到了另一個課題之上:可鍛鑄鐵。
可鍛鑄鐵名爲可鍛,其實並不能用於冷鍛加工,只是比灰口鐵有更好的韌性罷了。它由白口鐵進行高溫石墨化退火而來。因爲有接近鋼的性質,是一種性能相當不錯的鑄鐵。在後世的汽車工業中,就用到許多可鍛鑄鐵作爲結構件。唐代當然沒有汽車業這個吃鋼材的大戶,唐代消耗鐵器最大的行業是軍事。王延興準備用可鍛鑄鐵來製備軍器。當然,不是用來製作刀劍,而是用來製作甲冑!
只是,在沒有溫控設備的這個年代,想要實現高溫石墨化退火,並不簡單。要判斷爐溫,只能通過觀察鑄件的顏色來大致地判斷。
先用鐵水澆鑄出百餘片32開書頁大小的薄薄的鑄鐵片,用耐火轉託盤盛好,放入發射爐中,隨着火力的逐漸加大,爐內溫度漸漸升高,鐵片的顏色也漸漸地由暗紅,變爲赤紅,再轉爲橙黃色,當溫度再進一步身高,橙色有趨淡的變化的時候。這個時候,鑄件的溫度也到了大約900多度。
這便是高溫退火所需的溫度,維持這個火力,讓它們保持橙黃色的狀態。當然,木炭的熱值不高,需要不斷地添加燃料,爐內的溫度也會上下起伏波動,所以,退火的效果自然不能跟後世相比。
這種狀態,要保持一天一夜。然後,需要將反射爐的溫度下降一些,讓鐵塊的顏色變成紅色,也就是大概700多度的樣子,再保持一個白天,然後就可以出爐冷卻了。
算着時間,王延興過來查看退火的效果。爐頭連忙從爐中取出幾片已經攤涼的鐵片。
看着這些黑漆漆的鐵片,羅二和章大爐臉上露出疑惑的神色,他們僅有的熱處理的經驗,都來自於王延興的演示,完全不理解。爲何要將已經鑄好的鐵片再丟進去燒烤?而且,一燒便是兩天一夜。不說其他,單是這耗費的木炭可就不是少數。
只是之前被王延興展現出來的手段所懾服,不敢出言質疑。只能依照王延興的吩咐,將這些其貌不揚的鐵片收集起來,呈給王延興。
看着兩個人臉上藏不住的疑惑,王延興裝作沒看見的,件起其中的兩片,對敲了敲,發出叮叮的脆響,震去面上的浮塵,露出烏青的表面,問道:“你們覺得,某要製作此物爲何用?”
兩人看了看那鐵片的大小,覺得像是菜刀,卻沒有柄,說是鋤頭,卻沒有孔,齊齊地搖了搖頭:“某等不知!”
看他們不解,王延興想跟他們直說,可心中其實也是有些不太確定這次退火到底成不成功,便說道:“那試試便知曉了!”
說罷,王延興讓一旁的雜工找了兩塊木頭,將鐵片架在上面,對身側的朱彤說道:“大個!來!用橫刀扎一下,看着用多大的力氣才能扎透。”
用橫刀扎一下?哦!原來衙內是打算製作甲頁!
朱彤也喏了一聲,躍躍欲試地看了看這鐵片,也就一寸不到的厚度,估摸着應該不太難,拔出橫刀,噌地一下朝鐵片中央位置紮了下去。
叮……一聲金屬撞擊聲下,明顯地看到橫刀的撞擊下,那鐵片被壓得往下一沉,隨着朱彤收力,竟又回覆到原狀。朱彤有些吃驚地提起橫刀,卻發現自己這隨意的一紮並未能扎透鐵片,而只是在上面留下了一個小坑……
朱大個的力氣是大家都有所見的,他看似隨意的一下,力氣不會太小,竟然沒有扎透?看來,這次的退火試驗是成功了。用這鐵片做甲頁,應當是夠了!
王延興面露喜色,再次吩咐道:“再用力一些!”
朱彤正在爲自己的失手而懊惱呢,聞言再次提起橫刀,雙手握住刀柄,重重地紮了下去。這次朱彤用足了力,在大力之下,那橫刀徑直切入鐵片,刀尖從鐵片背面貫穿而出。可才露出個刀尖,就被卡住,無法前進。
這算是扎透了嗎?朱彤可不這麼覺得。若是在戰場上,這也就是點皮外傷,跟刮擦一個級別,要制敵於死地,至少得穿過去五寸或者一尺才行。
他手上再一用力,將橫刀往下壓,鐵片也被明顯壓彎了,刀尖卻依舊被卡得死死的,沒有多透出來一份。
一時間,他有點惱了,用腳踏在鐵片上,試圖將橫刀抽出來,抽了一下,竟然也沒有抽動!這刀卡得竟然這麼牢?他心裡暗暗吃驚,臉上卻掛不住了。
他臉上一抽,兩個腳都踩了上去,雙手握着刀柄,往上猛提,卻依舊沒有動作。不得已,只能前後搖動,搖了幾下,纔將橫刀拔了出來。拔出之後,又要再扎。
王延興止住了他:“大個不要紮了,再扎,可要傷到橫刀了!”
朱彤臉上一紅,停了下來:“衙內!不是某力氣小,是這鐵片子着實太結實了些!”
“結實才好!”王延興一臉欣喜道,他撿起被朱彤戳壞的那片甲頁和手中那片尚好的甲頁,揚了揚,“我正想,要不要把這兩片給你,好讓你襯在你的甲上呢?”
朱彤登時將適才的不忿丟到一邊,大喜地伸出手來道:“那好啊!衙內,可不要騙我!”
看到朱彤這小孩子般的性格,王延興也是不禁莞爾。不過,也由不得朱彤不歡喜,鐵甲可不是一般兵士所能擁有的。
他雖然身爲牙兵,也配有鋒利的橫刀,可身上所穿的甲,也不過是硬皮甲罷了,防一防流矢還行,要遇上橫刀猛刺,那也就是個聊勝於無的東西,可若有了這甲頁增強,那效果可就不同了。
一旁的胡茂見狀,眼盼盼地看過來,明顯也是動心了,他弱弱地說道:“衙內,我也有橫刀,讓我也試試鐵甲好不?”
王延興一聽,樂了,可他還沒答話呢,朱彤就開腔了:“你這賊貓兒,一邊去!就你那力氣,還是省省吧!”
胡茂撇撇嘴,知道自己的力氣卻是比不上朱彤這大個子,可他也不灰心,作勢要再說。
王延興心情大好地說道:“貓兒不要擔心!我這次試做這些甲頁,本來就是要給你們用的。”王延興將手裡的兩片甲頁先遞給朱彤,“這兩片,你先拿着。再留下十片做後續的測試,其餘的,羅大匠,你安排幾個人,將甲頁用沙子擦乾淨,然後給鄒都頭送過去吧!讓他安排這些甲頁的用途!”
這邊,羅二依言安排了兩個雜工,將剩餘片甲頁拿去清洗,王延興拿了十片了,讓胡茂包好,叫上章大爐,一起去實驗室。
這樣整出來的甲頁材質到底如何,單憑這麼戳一下,只能形成一個能用和不能用的定性的結論,具體的性能如何,還是要通過力學實驗來進行測定。當然,就現在這樣的條件下,所謂力學實驗所能形成的結論,也只是一個粗略的的結果。
王延興更在意的是,他想要讓更多的人,能形成一種通過實驗來分析材料性能的思維,學習以數據來說話的方式。
可惜的是,每個人的悟性是不同的,對試驗、數字的興趣也是不同的。那二十幾個奴婢中,數學還能過得去的,也就是四個人,在其中挑了一個性子沉穩一點的,叫王忠亭,再搭一個成績一般,不過字寫的還可以的王忠選,協助章大爐和王延路一起做試驗,做記錄。
只是王延路還要掌管鐵場的後勤,事務本來就多,這實驗室的事,也只能是暫時兼顧。
無奈之下,王延興把希望放在了十四歲的王忠亭和十二歲的王忠選身上,就是不知道,自己有沒有耐心,等他們慢慢地長大……
冷眼看着,兩個小孩用鋼鋸一點一點地將鐵片鋸成等寬的條狀,然後分別裝到粗糙的儀器上進行測試。然後再將數據填寫在表格中……
兩個小孩都很賣力,雖然他們還不懂自己所做的事情的意義所在,確是足夠的認真。
暫時,也只能先這樣了。
第一項是硬度測試,將金剛石鑲嵌在測量頭上,再將測量頭壓在試件上,再在測量頭上加上配重,測量頭被壓住下行的距離,經過槓桿連接杆,放大到一側的測表的刻度上,刻度的變化值,便記錄下來,作爲這個試件的檢測值。隨機挑選三個位置測量後,取平均值,便是此次檢測的硬度值了。
第二項檢測值,是抗剪強度,用的是加了不同配重的擺錘撞擊固定的試片,以彎折、斷裂所用的配重重量作爲抗剪強度的測量值……
第三項是新加進去的,拉伸試驗。試片一頭被粗實的環扣安裝在鐵質基座上,另一頭,也用環扣連接在卡扣上,再將配重加在一比十的槓桿的一頭,再將配重端的重量與位移量記錄在捲筒上,便可得到拉伸曲線。當然,鑄鐵的韌性很差,記錄曲線也沒有意義,只需要記錄配重量就可以了;可對鋼來說,這個曲線的意義卻很大。
好吧……其中的意義,跟這幫人現在說不清楚,先讓他們生搬硬套地做試驗,記錄數據吧。
守着他們將這次的試片的三個試驗各做了一遍,過程中也沒有出現大的疏漏,便拿了數據跟之前的灰口鐵和幾次的蘇鋼樣本的數據做比較,跟自己的預想差不多。便點了點頭。
看着王延路將記錄整理好,又吩咐章大爐便按照這個方法再澆鑄一批甲頁,觀察這種工藝是否穩定,然後就見羅二快步小跑過來:“衙內!鄒都頭求見!”