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49、南方的泥土 ...
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“糖漏?白土?特别细滑?”
狄明月随口带来的南方见闻,如同投入死水潭中的一颗石子,在赵楷沉寂已久的心湖中,骤然激起了滔天巨浪!
硅藻土! 这个前世在工业领域应用广泛,尤其是作为耐火材料和隔热材料的重要非金属矿产的名字,如同闪电般劈开了他因“稳妥”而自我设限的思维牢笼!
如果那“糖漏”所用的“白土”真的是硅藻土,或者类似的富含二氧化硅的沉积土……
那意味着什么?
意味着可能找到一种天然、易得、性能优异的耐火材料!
高温炉窑的炉衬!热处理设备的隔热层!甚至……冶炼坩埚的原料!
这对他那被死死卡住的材料热处理研发,简直是天降甘霖!皇后禁止的是“烟异色诡”的危险化学实验,但如果他能建造出更安全、更高效、温度更可控的加热炉,用“稳妥”的物理方式去改善热处理,谁还能说这是“邪术”?!
巨大的希望和激动瞬间冲垮了赵楷刻意维持的平静,他猛地抓住狄明月的肩膀,声音因急切而颤抖:“明月!那土……那土具体什么样?在哪里?能弄到吗?!”
狄明月被他突如其来的激动吓了一跳,眨巴着眼睛:“你……你干嘛这么激动?就是……就是一种很细很白的泥巴,听说广南西路浔州、宾州那边山里有些土人用它来滤糖……我家的商队也是偶然听说的,没太在意……”
“广南西路……浔州……宾州……”赵楷飞快地记下这些地名,眼中闪烁着狂热的光芒,“明月!帮我!一定要帮我弄到一些样品!越多越好!花多少钱都行!快!”
狄明月虽然不明所以,但看赵楷如此郑重急切,也意识到这“白土”可能非同小可,立刻点头:“好!我这就让南边的管事想办法去收!快马加鞭送回来!”
狄家的商业网络再次发挥了巨大作用。重赏之下,数月后,几大袋细腻的白色土样,被千里迢迢地送到了将作监。
赵楷如同捧着珍宝般,小心翼翼地打开土袋。土质极其细腻,手感滑腻,颜色灰白,干燥而轻。
他立刻进行了一系列简陋的“土法检测”:
? 吸水性强:取一些土粉,滴水后迅速结团,显示出多孔特性。
? 耐火试验:取一小块湿土捏成坯,放入炉中煅烧。坯体变硬,颜色变浅,但并未熔化变形,耐高温性能良好!
? 隔热试验:将烧硬的土坯放在火炉一侧,手摸另一侧,温度明显低于普通砖石!
虽然无法精确测定其耐火度和化学成分,但基本特性与硅藻土高度吻合!
“就是它!就是它!”赵楷激动得几乎要跳起来,连日来的阴霾一扫而空!
有了这宝贝,他就可以尝试建造更先进的加热炉了!
然而,他立刻冷静下来。皇后和曹玮的告诫言犹在耳——“稳妥”。他不能大张旗鼓地搞“秘室研发”,必须找到一个合情合理、光明正大的借口。
借口很快就来了。
“靖安砲”和“镇远砲”的量产,需要大量高质量的铁制部件——加强箍、轴销、挂钩、配重筐链条等。这些部件的热处理(淬火、回火)质量,直接关系到砲械的可靠性和寿命。
而将作监现有的锻炉,温度控制粗糙,加热不均,导致热处理质量波动很大,废品率居高不下。工部的督导对此已有微词。
赵楷立刻以此为由,写了一份洋洋洒洒的奏报,呈送曹玮并抄送工部。奏报中,他详细陈述了现有锻炉的弊端对砲械质量的严重影响,然后提出:为保障军械质量,提升良品率,节省国帑,恳请革新锻炉技术,试建新型节能高效加热炉,并强调新炉将采用“传统夯土技术改良”,力求“稳妥可靠”。
奏报中,他绝口不提“硅藻土”,只说是“南方发现的一种耐烧白土,可用于炉衬”,将其轻描淡写。
曹玮看到奏报,心领神会。提升砲械质量是当前要务,革新加热炉听起来也确实是“份内之事”,且赵楷强调了“稳妥”,便顺势批准,并批了一小笔经费。
工部那边,王貺虽然怀疑赵楷又耍花样,但理由正当,且涉及砲械生产,也不好直接反对,只能暗中叮嘱派来的督导“密切关注”。
拿到许可,赵楷立刻行动起来。他依旧保持“公开透明”,新炉的建造就选在工坊一角,毫不避讳。
设计图是他结合前世对反射炉、倒焰窑的模糊记忆和现有条件“魔改”出来的。核心思路是利用烟道和炉膛结构,使热气在炉内循环,提高热效率;最关键的是,炉衬和隔热层,他计划使用硅藻土混合粘土制成!
建造过程吸引了不少工匠围观。大家看到赵楷指挥人用那奇怪的“白泥巴”混合普通粘土夯筑炉壁,都感到新奇又疑惑。
“赵先生,这白泥巴……能比耐火砖还好?”
“这炉子形状好生奇怪……”
赵楷耐心解释:“此土耐烧,保温好,可使炉内温度更匀,省燃料。”他绝口不提高温精确控制,只强调“省柴炭”、“加热匀”。
王貺派来的督导在一旁冷眼旁观,记录着“白土”的用量和炉子形状,似乎想找出“邪异”之处,但看来看去,无非是泥巴炉子,并无出奇,也就渐渐放松了警惕。
数月后,一座造型古朴(实则内藏玄机)的新型实验加热炉建成了。赵楷将其命名为“永固炉”,取“坚固耐用”之意,听起来十分“稳妥”。
点火试炉!
过程依旧小心翼翼。赵楷亲自控制加炭量、风门大小,观察火焰颜色,用自制的高温陶土温度计(不同配方的陶土锥在特定温度软化变形)粗略监测炉温。
效果出乎意料的好!
硅藻土炉衬优异的保温性能使得炉温更稳定,热量散失少,确实更“省炭”。炉膛结构改善了热循环,加热更均匀。锻打出来的铁件,受热均匀,氧化脱碳减少,质量明显提升!
最让赵楷惊喜的是,在持续鼓风下,炉温似乎能够达到比旧式锻炉更高的温度,且更加稳定!这为后续可能的高温热处理奠定了基础!
“好炉子!”
“确实省炭!烧出来的铁件颜色都正!”
“赵先生又弄出好东西了!”
工匠们纷纷称赞。连工部的督导也不得不承认,这炉子确实实用。
赵楷心中狂喜,但表面不动声色。他严格按照“砲械零件热处理”的用途使用炉子,记录数据,稳步提升砲械部件的质量,一副全心全意服务生产的样子。
暗地里,他却在不断测试这座炉子的性能极限,摸索更精确的温控方法,并让鲁小鱼在秘密实验室里,用小型坩埚试验硅藻土在不同配方和烧结温度下的性能。
一切都在“稳妥”的伪装下,悄然进行。
然而,赵楷并未满足于此。硅藻土解决的是“炉子”的问题,但热处理的核心——工艺,尤其是淬火介质和工艺曲线,依旧是个黑箱。
他再次将目光投向了那个被封印的领域,但这次,他更加小心。
他不敢再碰危险的盐浴和气体渗碳,而是尝试研究更“温和”的淬火介质。
现有的淬火介质主要是水和油(菜油、豆油)。水淬冷却速度快,易得,但容易导致工件开裂变形;油淬冷却速度慢,较安全,但淬硬效果差,且油料昂贵。
有没有冷却性能介于水油之间、更易控制、成本更低的淬火介质?
赵楷再次开始了“土法科研”。他尝试了各种稀奇古怪的液体:盐水(不同浓度)、皂角水、石灰水、甚至稀粥汤和尿液(再次偷偷尝试)……
他设计了一个极其简陋的冷却性能测试装置:用同样材质和尺寸的小铁棒加热到同样温度(目测),然后分别浸入不同介质中淬火,再测试其硬度,观察其是否开裂。
过程粗糙,数据波动大,但多少能看出一些趋势。
他发现,一定浓度的盐水冷却速度比清水慢,淬硬效果不错,开裂倾向似乎有所降低?某些植物汁液也有类似效果,但不稳定。
这些发现微不足道,但至少是在现有条件下,一点点地积累经验数据。
他还尝试了分级淬火和等温淬火的雏形——将工件先在温度较高的介质(如热油或熔融金属锡?太危险放弃)中短暂停留,再转入低温介质中冷却。但这需要对温度和时间的精确控制,以现在的条件几乎不可能实现,失败率极高。
就在他沉迷于淬火介质的研究时,狄明月又带来了一个意外的消息。
“赵楷!听说河北路那边,有些匠人打铁时,会用一种‘黑水’淬火,说是效果奇特,但秘不外传!”狄明月神秘兮兮地说。
“黑水?”赵楷一愣,“什么黑水?”
“说不清,好像……好像是石炭挖出来时,旁边渗出来的一种油乎乎的臭水……没人要的玩意。”狄明月努力回忆着商队伙计的描述。
煤焦油?! 或者是原油渗漏?
赵楷的心脏再次不争气地猛跳起来!聚合物淬火介质的雏形?!虽然煤焦油成分复杂,直接使用危险且效果难以控制,但这无疑又打开了一扇新的大门!
他立刻让狄明月想办法去搞一点“黑水”样品。
然而,这次狄明月却面露难色:“那边……那边好像闹起来了……听说挖石炭的窑工和用地的大户打起来了,还死了人,官府封了矿,怕是弄不到了……”
赵楷闻言,如同被浇了一盆冷水。是啊,任何新资源的获取,都可能触及复杂的利益和矛盾。他叹了口气,暂时打消了这个念头。
资源、利益、地缘……技术的发展,永远无法脱离社会的桎梏。他再次感受到了个人的渺小。
就在他以为材料热处理的研究又将陷入僵局时,砲械的广泛应用,却从另一个角度,给他带来了新的契机。
“镇远砲”在边军投入使用后,威力巨大,深受欢迎。但前线的反馈也很快传来:砲梢的寿命严重不足!
尤其是发射重型石弹时,砲梢承受的冲击载荷极大,即便有铁箍加固,也极易产生疲劳裂纹,发射数十次后就必须更换,否则有断裂风险。而高质量的砲梢木材(榆木、栎木)获取不易,加工周期长,严重影响了砲械的持续作战能力。
枢密院再次下文,要求解决砲梢寿命问题。
这无疑是一个绝佳的、不容置疑的研发理由!
赵楷立刻抓住机会,上书表示:砲梢寿命关乎军国大事,臣愿全力攻关,或可从材料处理和结构优化两方面着手,寻求解决之道。
奏报再次获批。
这一次,赵楷的研究更加理直气壮。他公开地研究砲梢木材的预处理工艺:尝试用桐油浸泡(传统工艺)、盐水浸泡(防腐防蛀)、甚至尝试高温炭化表面(类似日本钢碳化木刀的原理,极其冒险,小规模试验)来增强木材的强度、韧性和耐磨性。
同时,他再次深入研究砲梢的受力分析和结构优化,设计不同的加强筋和铁箍布局,试图延长其寿命。
在这个过程中,他“顺便”需要测试木材在不同处理后的力学性能。如何测试?他需要更精确的测量手段!
于是,他“顺理成章”地申请制作一批材料力学性能测试仪——比如简易的拉力试验器(杠杆重物加载)、冲击试验器(摆锤撞击)、硬度测试器(改进版)等。
这些仪器看起来有些古怪,但目的是为了“科学地”评估砲梢木材性能,理由充分,无人能驳斥。
工部的督导看着那些奇形怪状的杠杆、摆锤、砝码,虽然觉得别扭,但也挑不出太大毛病,只能记录在案。
赵楷就这样,借着“解决砲梢寿命”这面大旗,半公开地重新开始了他的“歪理”研究,并将研发范围,悄悄扩展到了材料力学性能测试这一更加基础的领域!
他仿佛一个在悬崖边跳舞的舞者,小心翼翼地利用每一个军国需求的“正当理由”,在规则的缝隙中,一点点地拓展着科技树那被严格限制的生长空间。
然而,他并不知道,就在他沉浸于“稳妥”的伪装下悄然推进研发时,一双更加阴冷、更加贪婪的眼睛,已经注意到了他那些“奇巧”的测试仪器,以及其背后可能蕴含的巨大价值。
这双眼睛的主人,并非来自朝堂,而是来自一个他从未想过会涉足此间的领域——民间巨贾。