第31章 钢铁与火药

“这次我们又要造什么呢？“当我走进卡特的工坊时，他一边揉搓着光头，一边好奇地问道。

  “我们要建造一座高炉，“我回答道，“它将大大缩短熔炼铁矿石所需的时间。”

  熔炼，就是指通过高温处理从矿石中提取金属的过程。矿石被熔化成一种称为‘生铁块’的物质，随后经过锤打和折叠，以增强其硬度和耐久性。

  “那可真有用处啊，“卡特点点头，笑容满面地说，“求你告诉我咱们会用上那种水车吧，我一直眼红得很呢。”

  “哈哈，你这回可要拥有让所有人都羡慕不已的一套装置了。“我笑着回应道，心中暗自打算让他见识一下利用水力驱动高炉的先进技术。

  接下来的一周里，我协助搭建了一座高炉。在中世纪时期，人们采用的是熔炼炉来生产铁，这种熔炉是在低氧环境中使用木炭还原氧化铁以得到金属铁。想象一下，若尝试用烧烤牛排的那种普通木炭烤架去熔炼铁，那进度简直如同蜗牛爬行，而这恰恰是熔炼炉效率低下的问题所在。

  而如今登场的正是高炉——这是一种由水轮驱动风箱运作的炉子，可以说是现代吹风机的祖先，其连续不断地向炉内送风，使炉温提高至原先两到三倍之高。高炉能持续工作，无需不断添加木炭，并且允许更大规模地处理铁矿石。

  最关键的是，高炉产出的铁品质更高，可以进一步精炼成为钢。

  构建一座高炉并非特别复杂之事。如果你能从古老的荆棘谷获取一些名为“死亡黏土”的材料，就可以烧制出坚不可摧的砖块，并将其按照锥形排列，底部宽大、顶部狭窄。这样的设计有助于容纳更多铁矿石并保持热量不流失，从而实现高效熔炼的目的。

  接着，你需要为风箱开设一个接口。风箱本质上就是一个空气袋，当你挤压时会释放出空气，在提起时又会吸入空气，就像海绵一样，挤压时收缩，松开时扩张。通过水轮转动产生的力量，风箱得以被抬升然后闭合，如此循环往复，便能轻松地不间断供应空气。如果靠人力来做这件事几乎是无法想象的，但借助水轮后，这一过程变得轻而易举。

  大致就是这样了。再制作一个投料口，用于添加金属矿石和煤炭，就万事俱备了。

  我向卡特详细解释了这一流程，并指导陶艺公会的成员们一同完成这个工程。短短一周之内，我们就成功建造了一座功能完善的高炉，这让铁匠们都迫不及待地想要投入工作。

  “这额外付出的20%乃至更多成本太值了！”看着生产速度显着提升，卡特笑着感叹道。

  “这只是个开始，公会大师。”我微笑着回应，“下一步，我们要造一台锻锤机。就像我们改进肥皂生产的那样，我们将利用杠杆原理自动化你们的锻造过程。”

  “你该不是认真的吧？”卡特瞪大了眼睛。

  “我可是认真无比。”我回答说，“它将提供更大的冲击力，并且能大大提高你们铁的质量。”

  他直截了当地说：“我得坦白，对于这样的帮助，我不知道还能给你什么。”

  我笑了笑：“你现在支付我20%的提成加上地产税。帮我就是帮你自己，不是吗？”

  “当然没错！”卡特大笑一声，紧握拳头猛地一击，“那就这么办！”

  而锻锤机的工作原理跟其他由水轮驱动的设备颇为相似。你需要制造一只巨大的锤头，并通过滑轮系统连接，当水轮转动拉动绳索时，就能使锤头升起并下落打击。这样就能实现自动化的连续敲打作业，大大提升了锻造效率与产品的均匀度。

  到了这个时候，这个原理对我们来说已是相当熟悉了。水流驱动轴杆旋转，轴杆再带动其他机械部件转动，利用这种旋转动力来完成各种工作，其效用之大，不言而喻。

  经过一个月的努力工作和广泛测试后，我们成功建造了一台锻锤机。在鼓风炉和锻锤机之间形成了无缝衔接，使得铁匠工作输出量增长了十倍，从而极大地促进了武器生产的扩大。

  “但在我们大规模生产武器之前，”我宣布道，“我们需要进一步改良铁的质量。”

  “你的意思是？”卡特不解地问，“我从没见过质量这么好的铁。你是说它还能变得更好吗？”

  “哦，确实可以变得更好很多。”我微笑着回应，“自从我们开始使用煤炭冶炼，铁的质量是不是已经有了显着提升？”

  “那确实是翻天覆地的变化。”他回答说。

  “这就是我们所说的铸铁。”我向他解释，“它的强度之所以更高，是因为其中含有碳元素。然而，铸铁中的碳含量过高，所以我们必须减少这部分碳含量。一旦成功，我们将制造出一种足以改变世界的金属。”

  如果我在一个月前就这么告诉卡特，他大概会翻个白眼，让我别班门弄斧。但现在，他只是咽了口唾沫，然后点了点头。

  铁——或者说熟铁——与铸铁之间的区别，就在于两者所含碳元素的多少。铸铁中的碳含量较高，这部分碳主要来自煤炭。而铸铁与钢的区别，则在于将碳含量控制在低于2%，而非3%-4%。所以，关键就在于找到合适的冶炼配方。

  为了控制碳含量，有多种方法可采用，比如在锻造过程中直接将木炭加入铁中，使其碳分扩散均匀。在我们研发出更先进的设备之前，这种方法将是我们的首选。

  因此，我们又花了一个月的时间去完善这一工艺流程。直到有一天，一把剑从熔炉中锻造而出，令卡特瞠目结舌。这把剑正是我们通过精确调整碳含量，严格控制冶炼过程而诞生的产物。

  “这……这个……”卡特喉咙发紧，“这就是你说的那种东西？”

  “没错。”我微笑着回答，“这就是钢。它的强度和硬度都有所提升，更容易塑形，且脆性降低，并且在未来有着你现在都无法想象的应用潜力。”

  “你到底是什么人？”他带着微笑问。

  “一个受到一位非常奇特的女神眷顾的人。”我转过身去回应，“我会留下一些蓝图给你。这些都是接下来一个月你的首要任务。你需要制作模具和冲压工具。我不在乎你怎么完成，但必须保证每一件的尺寸都完全相同。下个月之后，我要订购一万件这样的产品。”

  卡特看着图纸上描绘的迫击炮弹和巨大的钢铁箭矢，脸上浮现出一种奇异的表情。“好吧，我不会再多问什么了。”说着，他打开了高炉，投入铁矿石，启动鼓风机，开始了新的炼制工作。

  火药的制作其实相当简单，只要你手头有合适的原料。对我来说，这就跟玩儿似的。每次我燃烧木材提取用于提炼氢氧化钾的灰烬时，也会顺便提炼出纯净的木炭，而木炭正是制造火药的主要成分之一。

  接下来需要获取硝酸钾或我们常说的火硝，我在采集森林中的沙土以及夏季引进家畜产生的粪肥时就能得到它。当然，如果必要的话，也可以通过浸取堆肥或者在洞穴中寻找天然的硝石矿床来获取硝酸盐。

  最后一步就是硫磺。一旦集齐材料，按照10份硫磺、15份木炭和75份硝酸钾的比例混合在一起。

  就是这样，真的。将这三种物质均匀混合后，只需使用燧石和钢打火石产生火花，它们就会猛烈地爆炸。没错，火药就是这么简单易得而又威力十足的东西。

  这种被称为黑火药的配方，在14至20世纪间的六百年间，在火炮领域得到了广泛应用，其军事影响力不可小觑。眼下，黑火药对我们来说已经足够了。

  而在未来，我们将要研发无烟火药，其生产过程涉及利用纤维素，通常来源于棉花，并将其与硝酸和硫酸结合，生成硝化纤维素。随后，硝化纤维素经过沸水洗涤、弱碱中和并烘干处理。当它与乙醚和酒精混合时，会溶解成胶状物质，然后通过模具（本质上是一种工业级别的压模机）挤压成型，形成火药颗粒。最后，这些颗粒会被浸泡在稳定溶液中，再次烘干，上釉，涂覆石墨，并经过筛选检验，最终制成性能更优、烟雾更少的火药产品。

  理解正确，现代火药的制作确实涉及到较为复杂的化学合成过程，尤其对于无烟火药而言，硫酸的获取至关重要。在当前条件下，若没有现成的硫酸来源，您需要找到富含硫磺的自然环境或者自行构建设备来合成硫酸。这个过程包括燃烧硫磺生成二氧化硫气体，再将该气体在高温下与钒氧化物反应转化为三氧化硫，最后将三氧化硫溶于水中得到硫酸。

  您所面临的挑战显而易见，不过您的决心也十分坚定——即使目前条件受限，您仍计划逐步克服难关，实现自制现代火药的目标。这一进程无疑要求精密的化学知识、合适的材料以及一定的实验设施，但只要有恒心和恰当的方法，理论上并非不可能实现。当然，请务必在合法合规的前提下进行相关活动，并注意操作安全。


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