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榴弹炮是一种炮管较短，弹道弯曲，适合于打击隐蔽目标和平面目标的野战炮。榴弹炮按机动方式可分为牵引式和自行式两种，由于其弹道较弯曲，因此弹丸的落角很大，接近沿铅垂方向下落，从而使得弹片可以均匀地射向四面八方，所以榴弹炮是地面炮兵的主要炮种之一。早在十七世纪，欧洲就把这种射角很大的炮称为榴弹炮，十世纪开始采用变装药，一次大战时炮身长为15～22倍口径，最大射程达15公里。二次大战中，炮身长为20～30倍口径，最大射程达18公里，初速为635米/秒，最大射角65度。看着这些介绍，李不伟对火炮又多了一层认识，至少对未来火炮的射程有了新的概念。目前李不伟所设计的火炮，正是参照《大百科全书》中红夷火炮的参数而制作的，甚至连火药配方也完全一样，只是因为要考虑安全系数，炮管与其它零件都加厚加重设计，使得每门炮有近两吨重。至于火炮的最大射程，目前测得的是三公里左右，也已算是很了不起了，这也是为什么军演场方圆几十里都没有人烟的原因。但这种火炮的缺点也不少，最主要的原因是太过沉重，近三米长的炮身，近两吨的重量，机动性能太差不说，又是采用前装式加弹法，不利于火炮的散热，还容易引起火药自〗，..爆，面且射速过慢。但这种炮也有其优点，就是射程远，威力大。
其实从火炮出现到十九世纪以前，大炮一般是滑膛前装炮，发射实心球弹，部分火炮发射球形爆炸弹和散弹。最初的线膛炮是直膛线的，主要目的是为了前装弹丸方便，这种火炮发射速度慢，射击精度低，射程无法再大量提高。为了增大火炮射程，十九纪初欧洲各国进行了线膛炮的试验，后来意大利人研制成了螺旋线膛炮，发射锥头柱体长形爆炸弹。螺旋膛线使弹丸旋转，飞行稳定，提高了火炮威力和射击精度，增大了火炮射程。在线膛炮出现的同时，炮闩得到了改善，火炮实现了后装，发射速度明显提高。
李不伟现在所设计的火炮之所以笨重，主要有两个原因。第一个原因是材料强度与加工工艺达不到要求，如果追求强度，则必然要使用新式合金，但材质过硬又无法加工，也就是加工工艺与技术跟不上去，同时金属炮管的散热也成问题，这也是为什么李不伟要将炮管采用铜材制作。至于另一个原因，却火药的威力仍然不够，倘若炮管过短的话，射击距离就无法达到要求，至少有效射程大受影响。
李不伟考虑了多天，最终还是认为以目前的技术发展水平，是没有办法克服这两个障碍的，但如果能得到强度更高的钢材，而且这种钢材可以大批量生产，同时又发展出相应的加工技术，就可以制作出炮闩，而制作后装式火炮便显得容易了。而等到大型加工机械研制出来之后，又可以制作分体式炮弹，如此一来火炮的炮管因为是通透的，大大有利于散热和维护，而且射击频率也必将有明显的提高。
想到此处，李不伟甚至想马上开始制作一台机床，当然这也只能是想想而已，以目前的条件来看，要造出一台还算精密的机床谈何容易，但李不伟早已认识到这个问题，并且已开始做一些准备工作。
目前南宋的铜产量比起其它国家来说虽然不算少，但要用于批量制造火炮却是远远不够，尤其是在近十多年间，由于会子严重贬值，使得硬通货币大量外流，也就是说铜钱大量流入其它国家，而南宋朝庭为了缓和这种矛盾，只好再加紧铸造铜钱，但此时宋朝的官方铜储量竟然已严重不足，官府甚至在民间收集铜锅、铜盆重新回炉熔炼。而此时如果要实现火炮的大批量制造，除了解决原材料的供给问题之外，还要提高材质的强度，改进加工工艺，这一系列举措自然又是一个极大的工程了。其实，还有一件事李不伟也没考虑到，这就是铁的产量了。此时南宋的铁产量虽然已占全世界的80%，但要进行工业化大规模生产，这种产量仍是严重不足，此事李不伟也是在后来才发现的，当然过了不久他又找到了解决的办法。
有人曾说过，中国古代并不缺乏技术，而是缺乏科学。为什么西方将手工业发展成了工业文明，而中国却没有呢？那是因为中国缺乏西方的科学。工业其实就等于手工业加科学，手工业只有与科学相结合，才能发展成工业，否则就只能永远停留在手工业阶段。这几日，李不伟已将此事想得通透，他将自己在大学中所学的知识经过一番整理，又结合《大百科全书》中的相关知识点，经过多天的深思熟虑之后，他已有了一个全面的计划，倘若这个计划一切顺利的话，不仅新式大炮可以制造出来，而且要造火枪也显得现实了些，更为重要的是，大宋还将有了发展工业的基本条件。
这几天，李不伟一直没有出过家门，他将周依依与香儿都叫了过来，先是把自己在大学所学的金属材料、热处理、调质、加工工艺等知识详细分类为目，又在《大百科全书》中找到相应的细节，再从中找出合适的内容进行补充，开始第一版金属材料与热处理的编辑工作。周依依与香儿这几天本来是忙着抄写高中教科书，但李不伟却认为目前最紧要的还是基础材料学科的建设，因此二女便将手中的活停了下来，在李不伟的指点下开始抄写起来。
周依依与香儿原本就会读书写字，后来抄写了三个月的中学教材之后，竟然也掌握了一些简单的数学与物理知识。原来，她们每抄写几页之后就要校对一次，本来在抄写之时二人就对这些学科有了一些基本概念，后来再校对一次，更是加深了印象，而两人极为细心，又担心校对时出了差错，更是相互交换着校对，结果这二人虽然不像众学都那般，将数学物理等学得融会贯通，但也比普通人要强上许多了。如今两位姑娘在李不伟的安排之下，又开始抄写金属材料与热处理一科，没过得两天，二人对这门新学科竟然也有所了解，甚至已能将一些名词概念随口背出。
三人如此忙了几日，终于又写出厚厚的两本册子来。
杨万景与史冀两人看到李不伟忽然拿出一本厚厚的册子，顿时眉开眼笑，以为他已将新式武器的图纸画出来了，正高兴间，却听李不伟道：“杨大人，这几日制造火炮委实辛苦你了，不如暂停制造吧，我这里有些东西你先看看。”二人听了大吃一惊，史冀甚至有些急了，忙问道：“李大人，为什么要停止火炮的制造？难道另有新的兵器要造？”李不伟笑道：“二位稍安勿燥，火炮的制造暂停下来是有原因的。两位看我手中这册子中，倘若将其中所讲的研究得透了，到时别说一月制作三四门火炮，便是一天制造四门，也不算什么难事。”二人听得先是吃了一惊，后又一时不语。
李不伟见二人将信将疑，便笑问道：“杨大人，你可知这火炮的炮筒，为何不用纯铁，而要采用铜来铸造？”杨万景想了一会儿道：“铁的强度要比铜大，这是自然的事，只是这里所说的铁是指熟铁，而并非生铁。民间常用的小件铁器工具，以及军中将士配带的刀剑，自然是以熟铁打造而得，只是这些物品体积不大，因此也便于铸造与锻造。倘若是炮筒这等庞然大物，铸造起来却是极是困难，更重要的原因是，要获得如此之多的精铁也不容易，相对来说，青铜或黄铜的熔炼却不太难，另外铜炮管更有利于散热。”
李不伟点头道：“杨大人所言极是，铜的确比铁容易炼制，而且眼下这十几门铜制火炮也还不错，但我现在又有一种方法可以将火炮的炮管制成双层，其里层为钢铁制成，而外层则是铜制，并且炮管将比以前更薄，更结实，而且散热也要更好。”李不伟所说的，原是清朝时期的一种火炮铸造方法，这种方法利用铜与铁的熔点的不同，将炮管分为两次铸造，从而使得里层更为耐磨，而外层又利于散热。当然，李不伟的目标不止于此，只是在众人还没有一些基本概念之前，他也不便讲得过多。
李不伟如此说着，又翻开这册子其中的一页，道：“此处所记载的，便是如何将生铁变为熟铁与钢，其实如何将生铁变成熟铁与精钢，关于生铁炼钢的道理，杨大人与铁厂的人原是知道的，只是我这里面又从原理上详细地讲述了这三者之间的相互变化规律，杨大人不妨与铁厂的人仔细研究一下。”李不伟所写的正是铁，钢与铸铁的金相转变原理。其实早期的铸铁是白口铁，质地脆而硬，容易折断又不耐用。早在战国时期已经有了铸铁柔化技术，具体方法是将铸铁加热锻打脱碳，得到白心可锻铸铁，或经过长时间加热退火，得到韧性更好的黑心可锻铸铁。而欧洲要到十八世纪才有白心可锻铸铁，美国要到十九世纪才有黑心可锻铸铁，由此可见古代中国在冶金技术上要领先其它国家何止百年。至于中国古代兵器的制作，也是是把块状的熟铁放在炽热的木炭中长期加热使其表面渗碳，再经过锻打成为渗碳钢片，又把渗碳钢片对折锻打多次，最终制成的刀剑的形状。这种炼钢法也叫百炼成钢，汉代的一些钢刀就用这种方法制作，而其上也多刻有‘百炼钢’的字样。
李不伟接着又翻到另外一页，道：“此处记载的是如何将煤变为焦炭的方法，生产出来的焦炭可用于炼铁，这比木炭的效率要高上许多，只是这种焦炭的制作要求极高，要求块大，又有足够的强度不被压碎，因此并不容易制取，但目前我也只能写得如此详细了，杨大人可以自己找到炼铁厂的人去慢慢摸索，又或者向木炭厂去询问一下这焦炭的制作方法。”
其实，在南宋时已普遍开始使用煤作为燃料，这也要归功于沈括，但当时炼铁却多用木炭，而李不伟所写的却是焦炭的制取过程。烟煤在隔绝空气的条件下，加热到一各度左右时，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦，由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。中国古代多为平炉冶炼，但如果有了焦炭，大型高炉冶炼法将是冶金史上的一个重大里程碑，只是这种冶炼法对焦炭的要求也较高，一般要求粒度大、气孔率低、固定碳高和硫分低。但李不伟所知道的也就这么多了，至于如何将弄到煤，并将其隔绝空气加热到一千度，李不伟也没太管，心想这批终年从事此道的人自然会想到好办法。
接下来，李不伟又翻到另几页，这几页写的是钢的淬火、正火、回火以及退火等各种热处理方法。其实这些方法古已有之，只是在叫法上与后世稍有差别，但当时的铁匠也都知道淬火与回火的作用，而且也有一些相应的处理办法，只不过古代铁匠多是经验而已，例如将烧红的铁放入冷水之中叫做淬火，至于什么是将过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，又如何得到马氏体或贝氏体组织，却是毫无概念了。当然李不伟也没有在这册子中谈及这些术语，只是大概说了各种含碳量的铁，在采用不同淬火方式后所具有的各种特性，以及回火与正火的原理，去应力退火的作用等等。
最后，李不伟又在册子中大概讲了一下熔炉的问题。因为宋朝时已经知道风机与烟囱的重要性，铁厂的高炉已能够实现从炉的上面缓缓加料，等到矿石到了炉体底下时，已是炉渣与铁汁了。李不伟自然早将此事打听得清楚，只是他又对其进行了理论上的描述，这也是他准备将来再讲与众学者的内容，而此时杨万景等人尚未听过讲课，但李不伟觉得应该让这些人也了解一下金属材料与热处理的知识，这才将整修金属冶炼的技术抄成册子，又另外介绍了些各种合金的基本知识。李不伟如此安排，当然是因为他明白将技术运用于工厂生产的重要性，但李不伟此时显然还没有意识到，生产与实验、技术原本就是分不开的，以至于后来生产规模扩大之后，他才又陆续派出技术人员前往各个工厂。
待讲完金相转变与钢铁冶炼，李不伟又拿出另一本来的小册子，这本册子上却是文字较少，而以图形描述居多。李不伟翻开第一页道：“这一页上所画的叫作车刀，要求其刚度与强度足够大，并且能够轻松地切割其它熟铁的表皮而刀口不会磨损，不知是否容易实现？”杨万景想了想道：“早在汉朝时期，工匠在制作兵器之时，往往将刀剑的刃部淬火，便可以使刃部更加刚硬锋利，而未经淬火的脊部仍然保持着较好的韧性，从而收到刚柔并济的效果。目前大宋已有了夹钢技术，因此只要不是切割太过坚硬的精钢，应该不成问题，只是能保持多长时间不会磨损，却不得而知了。”李不伟听了喜道：“只要能做出来就好，大不了一次做上多只，况且硬度也是可以慢慢改进的。”其实，宋朝之前早已有铁雕技术，工匠多用刻刀进行铁质的雕刻，而这种雕刻所用的刻刀，自然是硬度极大的钢材，完全可以用于制作较低硬度的车刀，只是李不伟有所不知罢了。
李不伟听杨万景如此一说，心中大慰，又往后翻了几页，却是些轴、轴承、进刀与退刀装置、加工细长回转体所用到的顶杆、以及固定零件所需的夹具等一系列零件。杨万景看得一遍，又重新翻到第一页，等到看过了几遍，忽问道：“李大人所画的可是一种加工铁材的机器？”李不伟笑道：“正是，这些零件组装起来的东西叫做车床，只是以目前的情况来看，如果要造出一台车床，原本是需要另一台母床进行加工的，可难就难在这第一台车床的制造上。此时杨大人如果能帮我制作出这第一台车床，我便能造出第二台，而且精度会有所提高，再以第二台车床进行加工，如此待造得几台之后，精度就会越来越高。所以杨大人你的任务颇重啊，如今我也只是将这些图纸交于你，至于如何制造出上面所画的零件，却是你的事了。”
杨万景又将这些图纸看了一遍，已掩不住兴奋之情，喜道：“如果这种车床真的能够制造出来，那火炮上的一些零件制造起来就要容易多了，而且精度也更易于控制，只是这车床的动力如何提供？”李不伟笑道：“这又是你杨大人的事了，我只管画出图纸。不管采用何种办法，一定要让这台车床的主轴能连续不断地旋转，也许过得一段时间，我会找出新的办法吧。还有，此事干系重大，还请杨大人每隔一段时间便汇报一次进展情况。”
其实按李不伟的想法，他是想先造出一台车床，这样就可以加工高精度的轴与轴承，然后在此基础上造出简易的钻床，镗床，铣床，刨床。至于磨床，李不伟一时也不知道砂轮如何制造，因此暂不考虑，但他却不知道其实宋时已有磨制铁器的陶质砂轮了，只是铁匠们多用手摇驱动砂轮旋转，与后世的那种砂轮机又有所不同。而对于车床的动力输入，李不伟这次也没做太多考虑，因为他有一个更大的计划，而这个计划要实行的前提，却又必须先造出满足一定精度的车床才行。
杨万景又拿着这本册子看了半天，这才说道：“李大人，如果给下官一些时间，要做出这些零件也不是难事，可是其使用寿命有多长就不得而知了，但无论如何下官一定尽力而为。”史冀在一旁听两人说了半天，忽然道：“李大人，如果这种叫做车床的东西造了出来，是不是可以每天生产一门火炮？”李不伟看他只想着火炮的事，心想这史将军毕竟是个军人，面对如此高科技的东西竟然丝毫不感兴趣，不过这也难怪，军人原本就不用考虑兵器是如何制造出来的，只需了解其使用方法便可，但如今自己为了省事，将所有事情都交给了杨万景一人，显然以杨万景的能力尚无法独立完成此事，肯定还要去找一些铁厂的人，又或是去找一些与钢铁加工相关的人员，倘若杨万景有了史冀帮忙，事情办起来便会顺利许多。想到此处，李不伟笑道：“如果有了车床，不仅是火炮，我还可以为史将军造出更多的其它兵器。只是如今这些事都交给杨大人一人，估计他办起来要费些时日，况且其中所涉及的部门甚多，恐怕一两个月是没法完成的。”史冀听了忙道：“李大人请放心，此事包在我身上，这一个月之内，本将军就是火炮厂的人了，杨大人但有用到的地方只管吩咐。”
杨万景曾在几个月之内为史冀提供了十二门大炮，而史冀也因此成了大宋第一个主管炮兵的将军，所以他对杨万景倒是十分客气，如今听得倘若办成了此事，以后火炮的制造速度将大幅提高，自然也乐意帮杨万景多跑跑腿。李不伟见状，便放下心来，而史冀此时却已等不及，马上拉着杨万景去商量下一步的计划去了。
看到二人行动得如此之快，李不伟也感觉轻松了许多，其实他完全可以更轻松些，至少他可以只凭着卖自行车便能富甲一方，但他又想到过不了多久，江南的花花世界便会被蒙古铁骑长驱而入，从此大宋的繁荣将不复存在，汉人也死伤过半，自己就是有再多的钱又有何用？此时既然皇帝给了自己这个机会，如果不大显身手一番，如何对得住自己的这些知识？
李不伟所想甚多，只是这些想法并不是马上都能实现的，他现在最需要的是一个超大型室验室，以及大量的技术人员。如此一来，他也不用整天跑来跑去地将时间浪费在路上了。而之所以要一个超大型的实验室，是因为李不伟觉得以目前情况来看，自己完全可以说是个全才，可以说他在任何行业都是处于绝对领先地位。但毕竟事分轻重缓急，李不伟已制定了一个详细的计划，虽然这个计划日后肯定会有改变，也会有更多意想不到的事情发生，但至少目前已算是步入正轨了。
此时天色已晚，由于今日诸事顺利，李不伟心中大慰，正自在车中闭目养神，忽又想起一事，心想不好，这杨万景也不知是不是个爱惜书籍的人，倘若他将今日那些资料弄得折损了，又或是不小心溅上了水，这可如何是好？这些册子得来不易，依依与香儿又辛辛苦苦抄写了多天，可不能就此给弄坏了！