第一节 致命的合金钢

江南制造总局的炼钢厂是在1890年成立的，全厂的机器设备都是由地亚士、瑞记等德国洋行向德国兵工大厂所采购，炼钢炉使用也是西门子公司出品的15吨“马丁”平炉。因为整套炼钢设备由德国直接引进，由洋顾问指导操作，所以技术水平可与德国各大厂分庭抗礼。这个与德国大厂技术同级的西门子炼钢炉使江南制造总局一步跃进世界炼钢先进大厂之列，在质量上迎头赶上了如欧美卡内基、克鲁伯等钢铁大厂的水平。

事实上，江南局“马丁”平炉的唯一问题是过度彻底的欧洲化。江南局直接采用与德国钢厂一模一样的西门子“马丁”炉，但是西门子设计给德国钢厂用的“马丁”炉是酸性平炉，适合冶炼来自瑞典与英国海墨太（Hematite)的优质生铁，这些含磷量少的优质生铁是克鲁伯、西门子等德国炼钢大厂的主要原料。然而中国本地之大冶“湖北一号生铁”与湖南之紫口铁含磷量高，必须以咸性平炉冶炼。所以水土不服的江南局炼钢厂反而必须从英国、瑞典等国进口生铁与本地生铁混合冶炼，就连与生铁合一炉而冶之的废钢（含硅量高的废钢可以使炭之氧化平稳），都得选用来自西门子炼钢厂的废钢。

由于采用完全相同的原料与设备才确保了江南局炼钢厂的质量。因此，江南局虽然使用的是当时最严格的英国海军部验收标准作为品管标准，但验收起来，炉炉也都是上等枪炮钢。而只有使用如此高水平的钢料，江南局才可以成功自制与西方列强并驾齐驱的12英寸“无畏”舰巨炮。

炼出可以制造“无畏”舰巨炮的钢材，那是数十年多少人的血汗!

钢材的材质物性是变化多端的，从原料的选取、配料的成份、入炉冶炼的时间、热处理的工艺乃至工厂的环境条件，任何细微的变化，都会影响钢材的质量。而能够制造“无畏”舰巨炮的钢材物性表，当时可是各国的最高国防机密；具体冶炼的制造，也是世界各大钢铁厂秘而不宣的独门技艺。要自行炼出能制造12英寸巨炮的钢材，钢厂只能靠自己去推敲制造程序，选配原料，这都是中华民族数代精英反复钻研的血汗结晶，和数十年的经验积累。

在袁世凯整顿新军时，江南制造局总办张士珩向总理练兵处呈报江南钢厂的成功之道，字字血泪，备述数代工匠反复研求之辛酸：

“炼钢一端，选料最难，配炼尤难，经营几二十年。枪炮胚料、镀镍钢盂、硬面轧辊，反复推研，认真考核，近始能有把握，而于洪炉炽熖之中，机轴刀剪之下，斟酌火候、试验成色、较量尺寸。在工人役，时有炙肌灼肤之痛，受煤毒跌打之伤。二十年来，因伤殒命者已有四五十名之多。其余轧伤跌损，折指断骸者，更不可以数计……”

然而，就在江南局炼钢厂的钢料品质稳定下来之时，西方列强的兵器用钢材却出现天翻地覆的大跃进，使耗资白银两百万、潜心研究二十年的江南局炼钢厂一夕落伍!

这个天翻地覆的大跃进，就是合金钢的实用化。

江南局的“马丁”平炉所炼出来的钢铁是传统的碳素钢。在含碳量0.6%-2%的范围内，含碳量越高，热处理之后钢料的硬度、延展性与强度就越佳。江南局的高碳钢在焖火时加入可以脱氧脱硫的锰、铝与硅（清代称釸），加锰加硅定氧化铝之后的高碳素钢质地坚硬光滑，是19世纪最佳的兵工钢料。然而，欧美列强的炼钢厂却在19世纪90年代逐渐开发出跨时代的铬、镍与钨等合金钢。而实用化的钨钢、镍钢与镍铬钢价格非常高昂，一般工业是不会用的，但是不惜成本的兵器工业却趋之若骛。于是，随着各国兵器材料的大幅度提升，江南局产的高碳钢也顿时落伍。

以检验钢材最基本的拉伸强度(tensile strength)为例：拉伸强度（民国初年时称“最大拉力”，清末称“韧力”）意为钢材这类有延展性的材料在承受外力时变形或破断的强度极限。江南局的上等枪炮钢，拉伸强度严格依照英国海军部标准，是38-44英吨/平方英寸，即每平方英寸要受力38至44吨重才会变形破裂。

但在“合金钢革命”之后，江南局的枪炮钢就成为废物了。依照20世纪20年代英军炮身材料验收标准，镍钢之拉伸强度高达45-55英吨/平方英寸!

铬钢的主要功用在增加钢材的硬度与弹性；镍钢主要作用在抗腐蚀、增加降伏强度；而钨钢更是神物，不但能增加钢铁强度抗腐蚀，更能耐热耐磨。而这些特性正是兵器工业的福音!

以火炮来说，火炮设计首重炮身。因为火炮要增加射程、射速与破坏力，就要在发射药上下工夫，而使用更强的装药，在射击时就会造成更高的炮管温度、更恐怖的炮身膛压、更剧烈的炮身磨损、以及更具破坏性的巨大后坐力。而钨钢、镍钢、镍铬钢等合金钢材的实用化，使欧洲的火炮设计师能造出碳素钢时代想象不出来的先进炮身。

在炮管之外的火炮各部件也大踏步迈入合金钢时代：火炮的撞针必须至坚至韧，才能承受反复高热的高速撞击，所以要用钨钢；随着后坐力越来越巨大，复进机的弹簧也必须达到更惊人的降服强度(yield strength)与伸长率(extension)，在往复磨耗之中承受更大的交变应力(alternating stress)，所以要用铬钒合金钢；炮闩要直接抵御炮身内火药气体的巨大压力，制退机也要承受高密度制退液体的液压，所以都要使用与身管相同的强大合金钢材；当然，炮架也不能再用铸铁了，只有以镍钢打造支撑火炮的主要结构，才能挺住新式火炮的巨大后坐力。

炮弹就比较轻松了。一般的炮弹壳的材料还是铜壳或碳钢。但若是讲究侵彻力的穿甲弹，弹头也必须是强韧锐利的合金钢。例如，用来贯穿敌方军舰钢甲的舰用穿甲弹，一般用镍铬钢；而在一次大战中新出现的战防炮彻甲弹，则普遍使用锐硬无比的钨钢弹头。在20世纪90年代出现泯灭人性的衰变铀炮弹之前，钨钢才是侵彻力的王道!

战争是兵器设计的无敌春药，尤其是第一次世界大战这种零和战争。合金钢材的革命性冲击力，在一次大战中激发起火炮设计难以想象的突飞猛进。于是，以合金钢打造的新式火炮迅速淘汰了传统的碳素钢火炮，镍钢成为各国基本的炮身材料。在普遍风行的镍钢之外，德国执火炮设计之牛耳的艾哈德兵工厂（莱茵金属公司）以其精湛技术使用昂贵的钨钢为炮身材料， 英国火炮大厂维克斯公司则使用镍铬钢。在一战之后，欧洲只有部分山炮、步兵炮与迫击炮之类炮口初速小的火炮仍然使用碳素钢为身管的原料。

我们不妨暂时偏离主题，由一则生动的海战故事去理解合金钢所造成的世代差异。

1935年6月，“海圻”舰与“海琛”两艘老牌巡洋舰在香港鲤鱼门外海与1931年下水的“宁海”轻巡洋舰遭遇。排水量只有“海圻”舰一半的“宁海”舰只用了两个齐射，就把两艘威震东海三十年的老字号巡洋舰吓得缩回香港。理由无它，“宁海”轻巡洋舰的140毫米（5.5英寸）舰炮虽然比“海圻”舰的8英寸巨炮小一号，但是经历合金钢革命的日造“三年”式140毫米舰炮射程达到两万码（约18288米）以上，是“海圻”舰的“阿姆斯特郎”8英寸炮射程的一倍有余!

“海圻”舰的官兵习惯了在望远镜目视距离内直接射击。在骤然挨炮之时，紧急站上炮位的官兵们自觉地四方瞭望寻找敌踪，却发现开炮示威的“宁海”舰根本还没有进入传统可以迎战的目视距离。一位见习生回忆了这次象征合金钢革命时代差距的炮战：

“当弹群在舰艏前方海面落水时，我们同学人人向四方瞭望，看得真切，海面各方并无船只，唯遥望地属广东之大亚湾山麓阴影下，隐约有军舰在焉……”

如果“海圻”舰鼓浪迎战，十之八九会在“宁海”舰进入射程之前被击沉，于是，雄霸中国三十年的“海圻”巡洋舰不得不紧急返航香港避难。得意洋洋的“宁海”舰则一路尾随，跟着“海圻”舰与“海琛”舰驶入鲤鱼门，耀武扬威地通过维多利亚湾，让龟缩于筲箕湾泊地的两艘老牌巡洋舰尽失颜面。

这就是合金钢革命。

火炮的一夕落伍还不是最难堪的。革命性的合金钢迅速被使用到步、机枪上。在20世纪30年代，步、机枪也开始使用合金钢。率先进化的是枪管，钨钢成为枪管钢的基本材料；另如，受力最大的撞针，也是舍钨钢而无他选。就连保养枪支的通条，也得用钨钢。

因为，国内没有能炼合金钢的钢厂，上海兵工厂在1930年代生产的“卅节”重机枪，枪管钢用的是奥地利百禄（Böhler)厂外销的钨钢。外购的枪管钢必须先在国外轧成钢胚，上海兵工厂实际只是一个加工装配厂而已。

上海兵工厂?好熟悉的名字啊……不要怀疑，这个靠来料加工装配机枪的寒碜兵工厂，就是曾经自产12英寸“无畏”舰巨炮的江南制造局。

于是中国整建炮兵的第一步，就是要炼出合金钢! NGQhav4YZXRYyK+7TTbgvOwb7HTsAXOnmFWHnB/8cE54SPnw7F4m28eTochpb8BC