翻砂鑄造是用粘土粘結砂作造型材料生產鑄件,是曆史悠久的工藝方法,也是應用範圍最廣的工藝方法。說起曆史悠久,可追溯到幾千年以前,論其應用範圍,則可說世界各地無一處不用。直到後世,粘土濕型砂仍是最重要的造型材料,其適用範圍之廣,耗用量之大,是任何其他造型材料都不能與之比擬的。
大龍口就是漢水攜帶的泥沙衝積而成的,沙石料充足,不等鋼鐵場竣工,翻砂鑄造場就已經啟動了。盡可能多的安排婦女就業,在江邊取沙,篩沙,混合粘土,摻水攪拌均勻後放入在砂模箱內,壓緊刮平,然後再用模具塑性。眼下要做三棱穿甲箭,用一排排的木製箭模往沙箱板裏插,就跟插蜂窩煤似地,箭模拔起來後,沙箱裏就留上百個箭模孔,倒入鐵水,放冷後,把泥沙敲掉,一次性就得到百個箭坯,隻要多備砂模箱,一次性就得到上千個,上萬個箭坯,再經過除砂、修複、打磨等過程,就能成為一件件的合格穿甲箭。鑄造生產效率比鍛造要快的多,利於規模化大生產。
林峰拿到這個打磨好的穿甲箭,試了試,熟鐵水澆鑄的,質地比較軟,穿甲性能並不好。其實可以用高碳鋼溶鋼水澆模,生產出高硬度的絕世穿甲箭,但是這樣一來要多熔煉兩道,費工火還是小事。關鍵是這樣一支純鋼箭有小半斤重,到時候連弩上陣,刷刷刷,鋪天蓋地,箭矢消耗量大了去,無論仗打輸贏,勢必給敵方陣前送去大量優質鋼材,不可取。蒙古韃子也有大量隨軍鐵匠,撿到一支純鋼穿甲箭,說不定就能立馬打造出十支純鋼的絕世三棱倒鉤箭,反射過來,到那時自己這邊穿什麼甲,隻怕都擋不住。
林峰要將熟鐵穿甲箭進行滲炭處理,將其表麵鋼化就行了。滲碳工藝是一種十分古老的工藝,在中國,最早可上溯到2000年以前,與早期灌鋼術的原理基本上是相同的。外鋼內鐵,被大科學家沈括看穿了,名曰偽鋼。
滲碳工藝比較簡單,將箭矢埋入木屑炭粉,泥封推入預熱爐內烘烤四個時辰,關鍵的是滲碳之後熱處理。
林峰選擇了後世最簡單的一種熱處理,直接淬火加低溫回火。淬火那學問就大了,淬的好,配合回火,可以大幅提高鋼的強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等。淬的不好,變形,報廢。
匠頭齊茂盛打製破鋒刀時,最後一個動作是把燒紅的大刀片往冷水裏一蘸,“刺啦”一聲,青煙一冒,打好了。就這一下,看起來非常簡單的動作,但操作起來是極難掌握的,燒熱的火候、冷卻的程度、水質的優劣,都有很大關係。淬火淬得不夠,則刀鋒不硬,容易卷刃;淬火淬過頭,刀鋒會變脆,容易折斷;淬火淬得合適,非要有極其豐富的經驗不可。這一下通常都是老師傅親自出手,徒弟在旁邊跟師幾年,十幾年都不一定學得來,是看家吃飯的手藝。師傅要是多個心眼想對徒弟留一手,通常就是留這一手。
就這麼個簡單的淬火動作,林峰就做不來,這批穿甲箭不能用水淬,水淬應力太大,容易變形,淬刀無所謂,那是粗東西,穿甲箭是要批量生產的精密機件,稍微變形就壓不進匣,上不了膛,當然變形後還可以再人工修整,但是極其費工不能量產,不出活。匠頭齊茂盛等人反複試過都不行,林峰才叫他們放棄,自己再來想辦法。
還是用絕世好料做淬火劑,亞鐵氰化鉀加脂肪油,脂肪油沒有石臘效果好。但是宋朝石蠟很貴,石蠟是石油的附屬品,是奢侈品,不能自產,是與西域國家外貿換來的,隻有高官和小資才用的起。林峰用不起石蠟,用脂肪油代替,遊牧民族也常用脂肪油淬刀,效果比水要好。亞鐵氰化鉀則是後世鋼鐵工業中應用最廣泛的淬火劑,又便宜效果又好。硫磺加鐵一起燒,就可得到亞硫酸鐵,混入氰化鉀溶液就成了亞鐵氰化鉀溶液。