第314章 板甲

湖州鋼鐵廠的位置只是處在西苕溪邊,水流畢竟不夠湍急,估摸着用這裡的水車帶動、木質結構傳動的鍛機和軋機,充其量也就只能形成二三十噸的鍛壓壓力,要想加工大厚度、緻密的鋼材還是有些力不從心。

鍛造和軋擊時鋼料本身的溫度不能低於*百度,太冷的話鋼材變硬,區區幾十噸的分量就無法一次性軋製或者鍛壓成型了。同時鋼板的厚度也不能太厚,估摸着最多就只能熱處理最多一寸厚的材料。如果再厚,那就只能進一步擡高鍛造時鋼料的溫度,這樣不僅對於鍛造錘頭本身的損耗加重很明顯,也會導致材料在熱鍛情況下應力釋放的不充分,機械抗拉、抗扭矩強度不如冷鍛出來的材料。

後世爲什麼會有那麼多國家要弄萬噸水壓機?爲啥法國人的空客弄出a380客機後,主起落架還要拿到毛熊國那裡請毛熊國用八萬噸的模鍛機鍛壓出來?其實就是因爲鋼材本身的合金配方越強韌、對應力釋放的需求越高、厚度越大,就需要用越重型的鍛壓機來成型鍛造。在數十噸的分量下,只能把高溫軟熱的薄鐵板壓制變形;而在幾萬噸的液壓下,哪怕是一整坨的合金鋼鋼坯,都能像捏橡皮泥一樣在區區200度的低溫下冷鍛變形。

只能進行應力特性不盡如人意的熱鍛造,而且還只能加工一寸厚以下的薄料。如此的技術特性,讓錢惟昱在爲吳越*器監的鍛鋼車間尋找第一種適合一體成型的實驗對象時,着實費了一番腦子。直到這裡正式開工前,錢惟昱才選定了第一個目標:可以用這種機械,進行整塊鋼質胸甲的鍛造。西洋板甲的厚度一般也就幾個毫米,在*百度的溫度下屈服強度還是比較弱的,正好適合練手。

……

鋼水在半黏稠狀態下被傾倒到一個扁平護框劃定的容器內,隨後跟着底下經過隔熱層後放置的腳踏式牛皮傳送帶一起傳動給進——牛皮傳送帶是緊繃在兩個粗糙的木質輪子上的,然後輪軸延伸線上有曲軸踏輪,如同自行車和車輪舸的踏板一樣,在需要給水力鍛機投料的時候,就會有工匠過來勻速踏動踏輪好讓傳送帶給進紅熱的鋼坯。

水力給進的傳送帶在這裡並不適合,因爲這裡的傳送帶只有在蓄熱爐的鋼水出爐、等待鍛造的時候才需要短暫開工,而大部分時間是沒必要轉動的。水力那種一天十二個時辰源源不斷轉動的機構用在這裡不僅不高效,還只會徒然增加機械結構的磨損。

人力的靈活在這個工段環節顯得很適用,但是卻需要考慮一個問題:那就是踏輪給進的工匠在踏板的時候是否可以做到足夠勻速?如果動作上有時快時慢的問題的話,攤在傳送帶上的熱鋼坯就會存在冷卻定型過程中厚薄不均的問題。

爲了這個事兒,沈默也是從工匠中挑挑揀揀,訓練了許久才略微弄出了幾個熟練工。而其他不熟練的,就暫時只能拿便宜得多的稀麪糰練手——換一條專門供練手藝的傳送帶,只不過上面傾倒的不是鋼水而是麪糊,傳送帶下面也有加熱的炭火。讓手藝不精的工匠通過踏輪傳動練習攤麪餅的活計,如果那一天攤出來的煎餅果子厚薄很一致了,纔有資格上鍛造生產線。

據說,在錢惟昱蒞臨視察之前,長興鋼鐵廠的全部工匠們大半個月都沒吃到一口米飯,這些江浙稻作文明的漢子,每人每頓都只能啃煎餅果子。在吃了大半個月煎餅果子之後,纔敢拿出來給錢惟昱顯擺手藝。

厚薄均勻的鋼坯逐漸給進,喂入兩個限定厚薄的大石磙子底下,再穿出來的時候,便只有非常標準的一分厚度了。石磙子背後是一道閘門一樣的切割刀頭,是用凸輪機構循環往復絞起-砸落以便把鋼料切成一塊塊長短合適的鋼板——到這一步爲止,所有的步驟和隔壁湖州錢監鑄幣廠裡軋銅板的工藝是差不多的。只不過鋼鐵廠裡的軋擊錘頭分量更重、鍛造力度更強,同時熱鍛時產線上的材料溫度也更高。

然後,切下來後還未散去紅色的鋼板被直接丟進一個陶製的凹坑裡面放平,上頭一個同樣鐵質的鍛造錘頭緩緩落下——注意,接觸到鋼板之後,是緩緩落下,如果靠瞬間衝擊力的話,幾十噸的分量下去鋼板就直接砸斷了。鍛造的成功,以及鍛造出來材料的應力強度,和鍛造時的均勻用力有很大的關聯。只有綿綿泊泊地持續均勻發力,才能讓鋼料不會產生金屬疲勞。

錢惟昱盯着錘頭目不轉睛地看着,一分厚的鋼板以肉眼可見的速度凹陷下去,最後緊緊貼合在鍛錘和鍛坑之間的縫隙上,充分延展、釋放、冷卻。錘頭擡起來的時候,一片鈦鎳鋼的弧形胸甲片就算是鍛造出來了,整個過程錘頭大約需要做功一兩分鐘之久。

錘頭擡起後,很快有工匠走上去,給錘頭重新刷一層礦物油,以免下一次鍛造時候鋼料粘在上面——鋼板是鐵基的,鍛錘本身也是鐵基的。如果不刷礦物油的話,那就相當於用一個麪糰去錘另一個麪糰,最後的下場只能是兩個麪糰被和麪合在一起。

因爲整個生產過程必須保持鋼料的溫度比較穩定,不能冷卻過快導致鋼料太硬,所以後段少不得再在產線下面加煤炭粉持續燒熱保溫。所幸熱鍛只要保持八百度左右的溫度,倒也不需要蓄熱設施,只是煤炭的消耗着實不是一個小數目。

鍛好的鋼甲被工匠用火鉗取走,然後用手工的大鐵錘再略微修一下形狀,然後便是退火、回火等熱處理的工藝。熱鍛的鋼鐵因爲內部應力釋放不如冷鍛那樣充分,而且沒有冷鍛起到的表面硬化效果,所以熱處理是必須做的,爲了達到表面滲碳的梯度硬化效果。

這個時代的熱處理,尤其是淬火階段,只知道用冷水。少數非常技藝精湛的工匠想到了用動物的尿液進行淬火,但是卻不知道其中原理——不同的液體淬火,其實差距就是在於不同的液體沸點不同,所以可以爲金屬提供的淬火環境溫度不同。尿液只是因爲含有尿酸尿素導致沸點比純水高了那麼十幾度,這才讓分層淬火產生了梯度降溫的效果。

錢惟昱知道其中的原理,所以自然不可能讓工匠用那麼神神叨叨還惡臭的辦法處理鋼甲,他只是指示沈默讓軍器監的鐵匠分別嘗試清水和各種動物油脂、礦物油的淬火效果。後來也就分別找到了沸點從一百度到三百度之間的多種梯度淬火劑,讓鋼甲最後的熱處理和滲碳硬化效果得到了明顯提升。

……

一個時辰後,天色已經全黑。在長興鋼鐵廠裡視察泡了一整天的錢惟昱,終於看到地球上第一件完全具備了微量鈦鎳合金鋼材質、幾乎無渣低碳、重錘鍛軋、分層退火回火表面滲碳硬化等等諸多工藝特點的弧形胸甲誕生了。

和胸甲配套的,還有背部的甲板和弧形的下襬、大腿正反的四塊長圓弧甲板,總共有三條類似的鍛軋生產線在爲這個全套板甲的製造服務。

因爲鍛造成型的東西不適合製造細微末節的部位,所以只能涵蓋一些大塊大塊的面積。比如整個軀幹前後、腰胯、大腿前後等部位。而前胸後背之間那個需要連綴起來的側面,鍛甲是沒辦法護住的;大腿的問題也是相同。只有正反,沒法護住側面。

所以,這種弧形鋼板的甲冑還是沒法單獨形成全身防護,需要用鋼釘釘在一件皮甲上。手臂和小腿、身體側邊的縫隙就沒有鋼鐵的保護,只有內側的那層皮革守護了。不過這也讓身着鎧甲的人在作戰時的動作靈活性方面得到了兼顧,護住全身七八成面積的要害,也算是一種兼顧經濟實用性和成本的方案了。

“這套鋼甲,分量約摸有多重?”錢惟昱掂量了一下,轉頭向沈默詢問道。

沈默略微查了一下,回覆說:“前胸後背的上身主甲用鋼料11斤,連上身皮甲的裡子一共是14斤。下襬重4斤,兩腿鋼板合計8斤。全身相加,用鋼料23斤,皮甲6斤。”

全身鎧甲29斤,再加上靴子腰帶和內襯衣物,一個武士不拿兵器情況下,大約也有33斤的負重了(唐宋一斤690克,所以相當於後世22公斤左右),對於體格相對力氣小一些的南方人,這個也算是挺重的了。

後來北宋的步人甲全重換算到後世有30公斤,米蘭全身板甲25公斤。如今吳越板甲相較於步人甲的優勢,也就在於可以讓腰部和腿部分擔大量的重量,而不是像步人甲那樣“掛”在肩膀上的。所以肩膀和上臂的負重只有步人甲的三分之一,揮舞兵器時的餘力會明顯更大。

“已經如此沉重了……手臂和小腿便不必再鑽研鋼甲保護的措施了——哦,不過士卒的靴子底下可以在皮底之間襯一層鋼片縫在其中,這樣誤跌入陷坑也不會被竹槍扎穿。還有,最重要的——從此以後頭盔全部給寡人換了,馬上弄出一套一體化鍛軋鋼盔的產線來。”

“整個兜鍪一次性用鍛機鍛軋出來?那可不好做,兜鍪的弧度太大了,目前的鋼料還無法延展那麼大的距離而不斷裂,除非是在鋼料更熱的軟化狀態下先澆鑄出個大概的樣子,然後再慢慢鍛打緻密……”

“具體用什麼手段寡人不管,哪怕是整體澆鑄出來的,只要比普通鑄鋼緻密剛硬一些,也便罷了。寡人還有一件事情要問——目前咱這鐵廠,鍛軋加工的,只能是做到鍛出鋼甲了麼。寡人去年問的鋼質戰船龍骨,可有眉目了。”

“大王,那東西實在太大了。戰船龍骨,動輒粗厚數寸,甚至逾尺,至少也要萬鈞之力的鍛軋才能搞得動。如今長興這邊西苕溪帶動的鍛機沒有一個合用的。只能是指望嚴州的千島湖堤堰修好後,用高水頭的大水車催動鍛錘,而且木材傳動的機械,本身也吃不住那麼多分量。真要弄那麼大的鍛錘,只怕水車的轉軸本身就會扭斷了——合抱粗細的大樹,都難以吃住最後輸出萬鈞錘擊之力的鍛錘啊!變速傳動的牛皮帶子,就更加無法繃住那麼大的力道了。”

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