這次交談的結(jié)果就是姐夫衛(wèi)青讓將作少府的考工室“團(tuán)隊(duì)”(考工室,漢時(shí)專門負(fù)責(zé)兵器治煉的大匠。)配合李敢制出樣品,然后請(qǐng)求陛下大規(guī)模生產(chǎn),以期與匈奴交戰(zhàn)時(shí)占據(jù)優(yōu)勢(shì)。
衛(wèi)青倒是高興而歸,李敢卻是犯了難,因?yàn)樽曰甏┢?,十幾年沒再碰過機(jī)械鋼鐵方面的東西,他必須要好好整理一下思路。
首先他通過衛(wèi)青,了解了環(huán)首刀的大體構(gòu)造及重量,以便確定加入碳石的多少。
關(guān)于環(huán)首刀,其體纖長(zhǎng)挺直,部分帶有內(nèi)弧,尚無成熟的刀莖結(jié)構(gòu)特征。
長(zhǎng)度上,換算一下,環(huán)首刀基本都在一米左右,很多環(huán)刀達(dá)到了一米一甚至超過一米二,而這些除少部分是雙手長(zhǎng)柄外,大多都是單手握柄的結(jié)構(gòu)。
在環(huán)首的結(jié)構(gòu)上,漢環(huán)刀主要分為五種。
第一種是環(huán)首另造、加熱錘鍛焊接在刀莖上。
第二種和第一種類似,但是環(huán)首留有和莖端一樣寬的缺口,然后焊接在兩端。
第三種還是環(huán)首另造,但是夾在折返的莖未端。這類刀比較罕見,而且刀身質(zhì)量非常出色,側(cè)面反映出漢代熱處理技術(shù)的成熟。
第四種是刀莖環(huán)首一體鍛造,然后與刀身用嵌焊的方式連接,再用目釘加固。
第五種則是全刀一體鍛造,環(huán)首內(nèi)往往有精美龍雀類圖案,所謂“龍雀大環(huán)”。
當(dāng)然,這種分別對(duì)應(yīng)的是軍職的大小。
其次李敢還要考慮冶煉工具。
這離不開一件特別的東西,風(fēng)箱。
要說起來,這風(fēng)箱還真是個(gè)極其簡(jiǎn)單而又聰明的發(fā)明。
其大概構(gòu)造為在一個(gè)其作用的長(zhǎng)方形箱子,箱子的兩端各有一個(gè)進(jìn)氣口:用手將長(zhǎng)方形箱子拉出時(shí),空氣從遠(yuǎn)端被吸進(jìn)來。
當(dāng)它被推進(jìn)時(shí),空氣則從近側(cè)被吸進(jìn)來。在向里和向外的兩個(gè)過程中,空氣被吸進(jìn)箱內(nèi)。
而在這兩種情況下被壓縮部分的空氣被推進(jìn)到一側(cè)室中,并在那里通過排氣口被排出去。它不僅能鼓風(fēng),也能噴射液體。
李敢翻閱過古典,它在老子的哲學(xué)巨著中被描述如下:對(duì)它推拉得越多,給出的風(fēng)量越大。天地之間像風(fēng)箱,雖然它空,卻不會(huì)窮盡。
老子的著述時(shí)代,雖然傳統(tǒng)上認(rèn)為是公元前6世紀(jì),最保守的估計(jì)約在公元前4世紀(jì),但李敢也考據(jù)不上了,所以哪種說法都可能是正確的。
老子《道德經(jīng)》甚至還用它比喻空間「天地之間,其猶橐龠乎?虛而不屈,動(dòng)而愈出?!?p> 這是說,皮橐內(nèi)充滿空氣而不塌縮,用手拉動(dòng)活動(dòng)木箱,又將其內(nèi)空氣壓出。
空氣通過輸風(fēng)管可進(jìn)入熔煉爐中。
這時(shí)典籍中論及橐龠者(即風(fēng)箱古名)甚眾,它有三個(gè)木環(huán)、兩塊圓板、外敷皮革而成。
拉開皮橐,空氣通過進(jìn)氣閥而入橐,壓縮皮橐,橐內(nèi)空氣通過排氣閥而進(jìn)入輸風(fēng)管,再入冶煉爐中,這是單橐作業(yè)。
至遲在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期,出現(xiàn)了多橐并聯(lián)或串聯(lián)的裝置,名為“橐籥”,漢代又稱之為“排橐”。
所以冶煉這方面李敢改進(jìn)不了,一是沒有現(xiàn)代技術(shù)無法白手起家,二是風(fēng)箱已經(jīng)夠優(yōu)秀了。
最后李敢要考慮的是怎么冶煉,也就是怎么去高碳炒鋼。
漢代成熟時(shí)期的鋼鐵環(huán)首刀是由百煉鋼工藝加工而來。
百煉鋼工藝,簡(jiǎn)單理解就是將冶好的鐵塊去高碳炒鋼,經(jīng)過不斷的加熱折疊鍛打,去掉氧化物雜質(zhì)、滲碳,最終得到刀條。
除此外,漢代的刀就已經(jīng)有了鋼鐵復(fù)合工藝,把含碳不同的鋼鐵按不同層次鍛打?yàn)橐惑w,使得刀剛?cè)嵯酀?jì),在劇烈的格斗中不會(huì)變型斷裂。
通過熱處理和淬火工藝來讓刀刃變得更加堅(jiān)韌,甚至已經(jīng)出現(xiàn)了覆土燒刃技術(shù)。
還有精細(xì)的研磨工序,讓刀在保持鋒利的同時(shí)更據(jù)有了獨(dú)特的美感。與當(dāng)時(shí)西方的羅馬短劍一樣是一種優(yōu)秀的制式武器。
但這些技術(shù)要到東漢乃至三國(guó)時(shí)才能成型,現(xiàn)在李敢是沒辦法要求大匠們集體上升一個(gè)檔次的。
所以他要自己想怎么去高碳炒鋼。
要炒出鋼,必須讓生鐵融化,但是冶煉生鐵的技術(shù)要求鐵是處于液態(tài)的,可當(dāng)時(shí)所能達(dá)到的1200度工藝溫度卻不能使純鐵變?yōu)橐簯B(tài),因?yàn)殍F的熔點(diǎn)是1535度,于是那時(shí)制鐵都是半融化狀態(tài)。
李敢思前想后,提出了一種解決方案,便是在鐵中溶入硫、硅、錳等溶料,特別是再加入碳以后,可以使鐵的熔點(diǎn)降至1150度左右,那么只要選取了適當(dāng)?shù)钠髅蠛凸に嚕涂梢缘玫揭簯B(tài)生鐵。
具體怎么操作,李敢也擬定了,第一步生鐵熔化時(shí)會(huì)和碳石相作用,碳降低形成糊狀金屬,進(jìn)而使生鐵形成半液態(tài),反復(fù)攪拌成為鋼(熟鐵)和渣的混合物,稱為“炒鋼”或“炒熟鐵”。
炒鋼因在冶煉過程中要不斷地?cái)嚢韬孟癯床艘粯佣妹?p> 炒鋼的原料是生鐵,操作要點(diǎn)便是把生鐵加熱到半液態(tài),之后利用風(fēng)箱鼓風(fēng)或撒入精礦粉等方法,令硅、錳、碳氧化,把含碳量降低到鋼和熟鐵的成分范圍。
因此這要求李敢還需要搞定硅、硫、錳礦的原料問題。
關(guān)于硫,李敢敲定了含硫成分雄黃石(又稱雞冠石,雄精)。
雄黃在礦物質(zhì)中時(shí),它的質(zhì)地很軟,像泥一樣,而一旦接觸空氣,它馬上就會(huì)變得很硬,所以只要錘成粉待用便行。
另外幾種原料,李敢想到了一種極其爛大街的東西代替。
那便是……鵝卵石!
鵝卵石主要成分是二氧化硅,其次是少量的氧化鐵和微量的錳、銅、鋁、鎂等元素及化合物。
關(guān)于識(shí)別取出硅、錳,那也不難,因?yàn)樗鼈儽旧砭哂胁煌纳亍?p> 如鵝卵石中赤紅者為鐵,藍(lán)者為銅,紫者為錳,黃色半透明為二氧化硅膠體石髓。
姐夫衛(wèi)青對(duì)精鋼環(huán)首刀的熱情很高,以至于考工室的人在兩日后便親到廷尉府把李敢請(qǐng)入了將作少府的大本營(yíng)。
至于廷尉府那邊,衛(wèi)青前兩日便打好了招呼,張湯自然也不會(huì)吃飽沒事干不去放行。
被請(qǐng)進(jìn)將作少府大本營(yíng)真是個(gè)不好的經(jīng)歷,李敢大概在里面磨了一個(gè)半月才弄出第一批成功了的精鋼環(huán)首刀。
其中麻煩簡(jiǎn)直一籮筐。
不說別的,就拿雄黃石來說,也尋了好幾天才找到礦藏點(diǎn)。
成刀之時(shí),不驚天地但驚人。
用精鋼環(huán)首刀砍普通環(huán)首刀,力度大的話,普通環(huán)首刀會(huì)卷刃,但精鋼環(huán)首刀僅有一道劃痕。
衛(wèi)青摸著成刀,心緒翻騰,終于松下一口氣,有這樣的利器,簡(jiǎn)直如虎添翼。