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[中国史研究-原创] 射声军事历史笔记之:明代布面甲辨析

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发表于 2019-8-11 23:58:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 射声 于 2019-8-22 01:07 编辑

引子


严风吹霜海草凋,筋干精坚胡马骄。汉家战士三十万,
将军兼领霍嫖姚。流星白羽腰间插,剑花秋莲光出匣。
天兵照雪下玉关,虏箭如沙射金甲。云龙风虎尽交回,
太白入月敌可摧。敌可摧,旄头灭,履胡之肠涉胡血。
悬胡青天上,埋胡紫塞傍。胡无人,汉道昌。

这是唐代诗人李白的胡无人,伟大的诗人把汉军的精锐和威武在短短的十几句诗中写得淋漓尽致,而作为突出汉军之装备精良的诗句中,就谈到了箭矢和甲胄。区别一个古代军事历史爱好者是否合格,很重要一点就是他对弓箭与盔甲这对儿矛盾体各自在古代战争中的重要地位是否了解。《易.系辞下》:弦木为弧,剡木为矢,弧矢之利,以威天下,盖取诸睽。古代人深刻地把战争的本质概况为弓箭而已。古代战争就是靠弓箭威服天下,而能够对付弓箭的,就是甲胄。古人形容国家的军事实力就用带甲之人多少来说明。在弧矢的威力下,只有带甲之士才是军人,没有盔甲的都是炮灰而已。历朝历代的法律,基本不禁民间刀剑弓箭的持有,但是民间藏甲是严厉禁止,汉名将宰相周亚夫就因为儿子给他准备了几十副盔甲作殉葬品,被下狱。这么重视甲胄,原因就是有了甲胄就可以做正规战斗了。无甲不成军。
诗人总是喜欢用夸大和华丽的词句来表现一切,所谓“虏箭如沙射金甲”,把汉军之铁甲写得牢不可破,历史上真的如此吗?射声乃军事历史爱好者,我喜欢用史料和数据去还原古代战争的装备、战术、后勤、科技等一些细节,这篇笔记就以明代布面甲为例谈下甲胄的实战防护。回正题。本文围绕着明代布面甲,以明清战争为背景,将从型制、实战重量及防护能力、步骑兵用甲之区别、布面甲与其它甲的比较几个方面,用图、表、计算来辨析作为明清重要装备的布面甲,从而揭示弧矢与甲胄这对儿几千年的老冤家的数字情仇。




转发请射声原创。




一明代布面甲的型制





射声的文章习惯从图开始。这张图,是复原了山西博物馆收藏的大明山西总兵周遇吉宁武路静乐营二队鸟铳手守长赵勇所戴的实物,由于有出土文物作为根据,算是正宗货。明清时期,正是这种布面甲大行其道,现在故宫保存的清代皇帝甲也多是此物。可笑的是这种甲经常被无知网文写成所谓棉甲(绵甲)。我们再来张大图欣赏一下。





为了取信大众,示众一下国内同款的原装货色,出土文物图








布面甲的型制

谈布面甲型制,要先从辩误开始。网上最常见的错误是把大量布面甲误称为棉甲/绵甲。下面这套清八旗的制式布面甲,就经常成为牺牲品,被叫做棉甲或者绵甲。






其实明代所谓棉甲/绵甲,是一种专门的型制,来源在这里:《涌幢小品》记载:“绵甲以棉花七斤,用布缝如夹袄,两臂过肩五寸,下长掩膝,粗线逐行横直。缝紧入水,浸透取起,铺地,用脚踹实,以不胖胀为度。晒干收用,见雨不重,霉鬒不尽,鸟铳不能大伤。”可见绵甲是指一种只用棉花制成的,有着横向的粗线的棉背心。这和布面甲简直是不搭界。我们从上面出土实物看得很清楚,布面甲没有很多棉花,防护靠内衬的铁甲片。也不是仅仅一件背心这么简单,它的型制是丰富多彩的,比如上面被冤枉为棉甲(绵甲)的八旗布面甲,就有披膊、身甲、甲裙、护裆等件组成。那么如此不同的两种东西是怎么被混为一谈的呢?还是网络文学的功劳,指鹿为马,想当然。明代军政当局反正没责任,请看明代官方有关盔甲型制的规定,只有布面甲,压根儿没有棉甲(绵甲)啥事儿:





看清楚,青布铁甲每副用铁四十斤八两,够明确吧?布面甲是铁甲,根本不是什么棉甲。《涌幢小品》所记绵甲,和纸甲、藤甲等一样,不是国家大规模生产装备的甲,而是某些地区某些部队少量装备者。有了官方记录作为依据,我们可以把复原后的明代布面甲,及其内部甲片构成用图展现了。










了解了布面甲和棉甲的完全不同,下面要搞清楚的是布面甲和罩甲的关系。先看明代以前中国传统甲是啥型制。




而我们看到的明清布面甲,基本上都是对襟式的,也就是明代武宗皇帝后流行的一种衣服款式,叫做罩甲。其实罩甲是一种服装款式而已,相比明代中期以前的中国传统服装,罩甲有着穿脱方便,贴身有型,便于骑马等优点,后来不仅军用甲做成这种款式,也成为民间流行的服装款式。而布面甲则大多是罩甲的款式。不过不要以为所有的罩甲都是布面甲哦,比如说这位万历皇爷穿的也是罩甲,但是人家是明盔明甲,所谓明也就是甲叶子暴露在外面的甲。请欣赏万历的凝视,顺便说一句,这图里的弓也是现代考证明弓型制的一个依据,这种弓型被现代人命名为开元弓。







分清了布面甲、棉甲、绵甲、罩甲的关系,可以用明代绘画中的布面甲来说明型制了,先是隆重推出,紫花布火漆丁钉圆领甲,这玩意儿是明代量产甲。《工部厂库须知》里曾详细记载了明朝制造2456套紫花布甲的花费,各项材料费四千八百五十七两三钱三分六厘四毫二丝,工食银五千九百五十两,加起来一共是10807.33642两。就是说一套紫花布面甲4.4两。

量产到啥程度?看史料:

大明熹宗哲皇帝实录卷之二十

天启二年
工部将发过援辽军需自万历四十六年起至天启元年止总数开具以闻。。。。。。紫花梅花等甲二十六万一千五百八十九副。


发给辽东二十六万布面甲,可见装备、生产规模之大,其中下图里的紫花布面甲就占很大比例。正式名称叫做紫花布火漆丁钉圆领甲。







来个紫花布甲刀盾兵特写。






观赏完所谓紫花布甲,估计很多看客要退票了:这明明是土黄色,怎么叫紫花布甲?对不起,紫花是一种植物可以用来做颜料,染完就是黄色,至于这种黄色为何这么猥琐?其实紫花做成染料后,最早染出来是明黄色,很漂亮,问题是明黄色是皇家专用,于是在正副严格限制下,只能搞成这个土黄了,下层士兵嘛,难看就难看了,给你点儿颜色就不错了,难道你们虾兵们想开染坊不成?


明代官方大量装备的另一种布面甲是青布罩甲,明会典:今兵仗局造青绵布火漆丁钉齐腰甲;敬请欣赏





顺便说一下,他们的盔也是制式盔,叫
朱红漆贴金勇字铁盔



欣赏完齐腰甲,来个长身罩甲,也是青布的




骑兵用的青布罩甲







以上是从明代绘画中原汁原味提取给大家的两种制式布面甲,下面是现代复原的美图欣赏:青布长身罩甲。




来个红色的骑兵长身罩甲


不要以为只有长身罩甲,分体式的布面甲在大明更普遍:



上图是还原了本文开头写到的赵勇甲的,除了头盔没找到啥依据,其它的都挺逼真。披膊、上身的青布齐腰甲、下身的腿裙,给出了大明末期崇祯陛下步卒的完整形象,要说有啥欠缺,就是没有表现前臂的防护。到此,射声初步介绍了明代布面甲的基本型制。美图篇结束了,下面将进入图表与计算篇。转发请注明射声的军事历史笔记。




















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发表于 2019-8-18 16:36:32 | 显示全部楼层
射声老师您是历史学家还是军事家?这文章写得头头是道,图文并茂,有理有据,厉害,专业,精湛,惊艳!!
 楼主| 发表于 2019-8-18 22:58:58 | 显示全部楼层
凝芸冰澜 发表于 2019-8-18 16:36
射声老师您是历史学家还是军事家?这文章写得头头是道,图文并茂,有理有据,厉害,专业,精湛,惊艳!!

军事历史爱好者而已,你对你喜欢的历史课题如果认真分析收集资料能做得比我更好
 楼主| 发表于 2019-8-19 17:35:36 | 显示全部楼层
本帖最后由 射声 于 2019-8-22 01:10 编辑

二明代布面甲的实战重量与防御效能

先谈重量。我们来计算一下,甲片厚度为一毫米的布面甲重量该是多少。先上基础计算数据:

铁密度:
工业纯铁的
密度
是7.87(克/厘米3) 钢材的
密度
一般取7.85(克/厘米3)

一明斤:596克



我们假设明代男子平均身高172厘米,肩宽为身高四分之一,头长为身高八分之一,铁靴高度为10厘米。考虑到需要留有富裕,我们取肩宽为50厘米。



则人体正面防护面积为(172-172/8-10)X50=140.5厘米X50=7025平方厘米
甲片厚度一毫米,则正面甲片体积:7025X0.1=702.5立方厘米

最后,一毫米厚的布面甲的正面甲片总重:702.5X7.85=5514.625克,也就是约等于5.5千克。我们算正反两面一样重,则一毫米布面甲甲片总重量为:11千克。
根据上表,可知二毫米的甲片防护能力比较强,那么二毫米布面甲甲片总重量为:22千克.




这是我们根据人体表面防护面积和甲厚计算出来的,无论甲式是锁子甲、扎甲、板甲,都等效于这里计算的铁片总体积,也就是说近似的重量,各种甲式提供的防护水平等价于这里的计算。与明代布面甲实际重量是否符合呢?


《武编》又名《唐荆川纂辑武编》,唐顺之纂辑。本书纂辑于明嘉靖中。当时,明廷武备废弛,将帅缓带轻裘,军队养成懒惰散慢的习性,徒有简兵练卒之名,而无强兵锐卒之用,一有战事,则蒙头缩项,胆落神悸,毫无战斗力。唐顺之有慨于此,为振兴武备,广搜博采,从历代兵书及其他史书中辑录对于武备有所稗益的资料.其中有这段
“边军劳苦。各边军士役战身荷锁甲、战裙、遮臂等具共重四十五斤,銕盔、脑葢重七斤,项护心銕护脇重五斤,弓撒箭袋重十斤,腰刀三斤半,蒺藜骨朵重三斤,箭筒一斤,战勾连绵皮上下衣服共八斤,通计八十八斤半。”
可以看出"身荷锁甲、战裙、遮臂等具共重四十五斤",就是上面我们计算的甲片总重22千克的同样防护区域,明斤45斤换算为26.82千克。相差不多,因为唐顺之所说的甲式为锁子甲,是会比类似板甲衣的布面甲重一些,而下身的战裙部分还会有布或者皮的结构件的重量。






明朝沈周《用志边军劳苦》

从军莫从口外军, 身挟战具八十斤。
头盔脑包重得之, 顿项掩遮以五论。
唯甲所披四十五, 腰刀骨朵二四六。
精工精铁始合度, 日夜磨淬光胜银。
二五弓箭及其服, 随身衣裳八乃足。
佩多身重难负荷, 还须上马看轻速。
银包酒袋烟烘面, 得饮马溺喉且沃。
将军令严随鼓进, 哲与揭胡争一嫉。
此时顾功不顾身, 刀痕箭瘫无好肉。
归来性命万死余, 使使封侯未堪赎。
江南一体行伍人, 美食好衣何苦辛。
将钱买货事游荡, 有眼不曾经战尘。
听谈边军却不信, 亦莫感愧朝廷恩。


无独有偶,从沈周的诗里面我们也知道了“唯甲所披四十五”,这两处文献的吻合告诉我们,明代全身甲是四十五明斤。



引用史料,一定要自己真正看懂史料,有关明代甲重量,还有一份经常被网上引用的人解释错的文献。我来辨析一下,大家以后别闹类似笑话。

有关这段史料,有两种错误解释,第一种是网上很多文章都引用道:"青布铁甲、每副、用铁四十斤八两“,然后就说了,青布铁甲重量四十斤八两。这是大错特错。这段话完整地断句后是”青布铁甲每副用铁四十斤八两造甲。每副重二十四斤至二十五斤。“第一句是说原材料中铁的重量,第二句才是说锻打后的成品铁甲重量。
因此,青布铁甲实际上应该重二十四斤到二十五斤。

第二种错误解读就是既然明会典载明了青布铁甲重二十五斤,那么明代的全身甲就是二十五斤重。这又错了,因为从上文看,这里谈的是齐腰甲。上面说十六年令造甲,每副领叶三十片、身叶。。。、分心叶。。。、肢窝叶。。。、,大家可以看到全是齐腰甲的甲叶,没有腿裙什么事儿。齐腰甲,也就是全身甲重量的一半多一点儿,上面计算的二毫米厚全身甲甲片重22千克,半身甲就是大约13.2千克.这里记载的25明斤就是14.9千克。很符合。




结论:我们根据铁密度和人体防护面积计算得出的二毫米布面甲全身布面甲的甲片全重为22千克。这个重量与明代文献中的记载是吻合的,明代文献记载中的全身铁甲重量为四十五明斤,齐腰甲重量为二十四到二十五明斤。由此可以推断,明代军用铁甲甲片总体积为相当于二毫米厚度的板甲。


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 楼主| 发表于 2019-8-19 21:59:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 射声 于 2019-8-22 01:14 编辑

算完了明代布面甲的重量,我们来看看二毫米的布面甲防御效力如何。

前面说过,弧矢和甲胄是一对儿定义了几千年古代战争形态的矛盾。想搞清楚什么样的明代布面甲能够面对满蒙八旗的弓箭提供可靠的防护,我们先得去弧矢的世界做个漫游。从明清战争的实战出发,我们来看看明军甲胄的死对头,清弓能射穿多么厚的明军布面甲。这就要求我们计算清弓射出的箭矢的动能,然后把它与明军甲片能够防御的箭矢动能作比较。我们先来讨论箭矢在明清战场上具备的动能,一切讨论的根据是动能定理的公式:(1/2)MV^2;根据这个公式,决定箭矢动能的关键因素是它的质量和初速的平方。明清两军用的弓都是筋角复合弓,我们后面称角弓。射箭的原理就是把弓积蓄的势能转化为箭矢的动能。由于某大国一向有着不作科学数据积累的风俗,我找不到明军布面甲的死对头清弓的测试数据,只好拿同样是角弓的土耳其弓数据来作计算。先上土弓实测后,射声计算的土弓动能数据。表一









清军的制式弓很有特点,其实与这里的替代品土耳其弓相比,清弓是具有大拉距(32-33英寸以上)、长稍、重箭(标准的战箭,它们的长度几乎都在105厘米左右,直径11或12毫米,重量在80到122克之间)的特点。满洲弓的制备工艺复杂,《大清会典事例》明确记载了制弓的方法:制作工序如下:制弓胎——胎面粘牛角——胎背粘牛筋——外粘桦树皮;在组胎的时候,要用鱼泡熬制鱼胶黏合,要对弓体和牛角刷胶,晾干后再刷,反反复复至少20遍……一张合格的满洲弓,细分工序达200道,制作一张弓需要一年。清弓一般均超长下弦时弓身长度一般可达到178cm。

射声在此对明清弓的参数数据作一下说明。现代弓是用磅来衡量拉力的。明代的弓以“力”为衡量工具。一个力相当于明斤9斤四两或者九斤十四两。这不是射声在故弄玄虚,而是明代射箭砖家们自己就没搞清楚过,李呈芬《射经》中说道:
       ‘盖弓箭力量,欲其相称。(古者弓以石量力,今之弓以个量力,未详出处。然相传,九斤四两为之一个力,十个力为之一石。或曰九斤十四两为一个力云。凡弓五个力而箭重四钱者,发去则飘摇不稳;而三个力之弓,重七钱之箭,发之必迟而不捷。何哉?力不相对也。故三力之弓用箭,则长十拳。所谓一拳,名曰一把。十把之箭,其重四钱五分。如四力之弓,则用箭九把半以长,或至十把,尤为相称,其重则五钱五分。至于五力六力之弓,用箭亦长九拳之半。七力八力之弓,用箭只九把,即长至九把半亦可也。)故箭之长短,随弓力以重轻。弦扣之精粗,亦视弓之强弱。(扣者,属弦以附弓弰。其粗细不称,则弓弦不调。)是故,调弓审矢,使轻重、长短、强弱适均。然后,目力会意,纵送无虞。’

无论如何,《天工开物》记载,凡造弓,視人力強弱為輕重,上力挽一百二十斤,過此則為虎力,亦不數出。中力減十之二三,下力及其半。即上力120斤,中力84-96斤,下力60斤。凡試弓力,以足踏弦就地,稱鈎搭掛弓腰,弦滿之時,推移稱錘所壓,則知多少。《天工开物》所载弓折算今日磅数,因为测量方法和今日不同,需要进行折算。怎么算?在此不细谈了,给个结论,明代弓制1斤对应今日1磅弓力拉力较为合理。

我们依据上面数据可以大致推算明军标准上力即12~13力弓,中力9~11力弓,下力6~8力弓。那么满清八旗的弓力大致在啥水平呢?雍正年间一次考核射箭成绩,八旗兵中能开10力弓者仍有数万人,雍正高兴地说:“自古以来,各种兵器能如我朝之弓矢者,断未之有也”; 《钦定八旗通志》记载,雍正五年,雍正亲点八旗武举,命八旗硬弓百人当众人前校射,其所用弓有十八力者,有十六七力者,其余则皆十三力以上者,举重若轻,从容合度。当然了,武举又是弓力特强者的选拔,我们这里不把他们作为明清战争时期八旗的平均水准体现。但是保险一些,按照八旗步弓手上等弓力为13力那是只高不低了。我们还要明白一件事儿,步弓和骑弓又是两回事儿。宋代有实战经验者所写的《翠微先生北征录》又讲实战用的步射弓合用九、八、七斗(宋制),骑射弓合用八、七、六斗(宋制),超出这个范畴的都是忽悠人的废物,在实战中毫无用处。宋代的1石折算今日猎弓磅数,应在80~90磅之间,也就是步射实用弓在56~81磅,骑射实用弓在48~72磅,较为合理。


结论是表一中的136磅土耳其弓数据,相当于明末八旗步弓手上等弓力获得的动能数据。而72磅土耳其战弓相当于满洲八旗或者蒙古八旗骑兵用弓上等弓力。射声已经在表一里计算出了动能数据,那么它们能射穿明军的布面甲吗?



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 楼主| 发表于 2019-9-2 14:26:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 射声 于 2019-9-3 18:56 编辑

明代布面甲究竟能不能防住清军的箭矢?
射声研究历史从来拒绝拍脑袋的恶劣做法,我们先引用数据,表2来自骑士与风炉。总结了软钢对弓箭和子弹的防护力。



表2要和表1对比着看,先给一个单位换算1格令=0.0647989克对比表一,我们可以知道,如果明军铁甲是一毫米的软钢铁甲的话,用等效于72.1磅的土耳其弓的清军骑兵弓用360格令及以上的箭都可以沿着法线(法线
是始终垂直于某平面的虚线。在数学几何中
法线
指平面上垂直于曲线在某点的切线的一条线。)
将甲片轻松射穿。而实战中,箭矢一般是以一定的入射角(
是入射线与入射表面法线的夹角。)
射中甲片的,一般情况下入射角小于30度,我们看到表二告诉我们,入射角为30度时候,射穿一毫米软钢甲片需要66焦耳能量,而表一告诉我们等效于72.1磅的土耳其弓的清军骑兵弓使用360格令箭重提供的能量是63.6焦耳,不足以射穿甲片。然而只要换用522格令及更重的箭即可获得71焦耳以上动能,可以在30度入射角击穿一毫米软钢甲片。
总结一下,对比了表1和表2后,我们得知,一毫米软钢甲片对于清兵骑兵弓用重44克以上的箭矢在入射角小于45度的射击是没有防御能力的。而对于等效于136磅土耳其弓的清军步兵弓用重30克以上的箭矢射击,一毫米软钢甲片几乎没有任何的防御能力,因为清军上等射手用的步弓赋予箭矢的能量太大。

可是,如果明军布面甲采取了二毫米软钢甲片,则结果大有不同。根据表2,以法线射击甲片的击穿临界动能是175焦耳,而根据表1,即使清军步弓用1548格令的重箭射击,也只能得到152焦耳的出手能量。这从科学上解释了我们前面根据明代史料和计算得出的,明代实战铁甲厚度是二毫米的结论。明人虽然没有我们的密度、能量、速度的概念,但是他们从实战中知道,二毫米厚的甲片才能给战士足够的防护,而且**甲的重量也是人能承受的。



理论结合实际,我们来看看战史记载中的明代布面甲对清军箭矢的防护能力。崇祯二年的己巳之变,关宁铁骑在袁崇焕帅领下回援京师,与八旗在崇祯二年十一月二十日广渠门大战,袁崇焕亲自披挂上阵鼓舞军心士气,在这次战役,他险些被后金狙击小队斩首行动偷袭得手。“一贼抡刀砍值公,适傍有材官袁升高以刀架隔,刃相对而折。公或免。”《辽师入卫纪事》他也几乎被弓箭射成了刺猬,多亏了有一副结实的盔甲保住了命。“时贼矢雨骤,公与余两肋如猬,赖有重甲不透。”《辽师入卫纪事》
当崇祯皇帝得知袁崇焕作为一介文官亲自披挂上阵的遇险经历后,在十一月二十四日的召见中,特地送了他副好盔甲。“二十四日,召对,赐公狐裘一领,盔甲一副。”《辽师入卫纪事》
这是一场骑兵对决,满蒙骑射名不虚传,把袁崇焕和他身边的军官都射成了刺猬,不过在万能的动能公式的保佑下,二毫米低碳软钢甲没有让我们失望,扛住了满蒙骑兵弓的近距离直射。崇祯皇帝也很贴心,给袁崇焕又送了套甲。

还有一段记载是有关清军攻克沈阳的,熹宗实录如下记载:
浚壕,伐木为栅,埋伏火炮,为固守计。奴猝至,未敢遽逼也。先以数十骑于隔壕侦探,尤世功家丁蹑之,斩获四级。世贤勇而轻谓奴易与,遂决意出战。张贤谏不听,世贤故嗜酒。次日,取酒引满,率家丁千余出城击奴,曰“尽敌而反”。奴以羸卒诈败诱我,世贤乘锐轻进,奴精骑四合,世贤且战且却,至沈阳西门,身已中四矢,城中闻世贤败,汹汹逃窜,降夷复叛。吊桥绳断,或劝世贤走辽阳,世贤曰“吾为大将,不能存城,何面目以见袁经略”。时张贤在侧,世贤麾使速去,曰“与我俱死无益也”。贤不忍,世贤叱之,贤走数十步,奴兵已至围世贤,世贤挥铁鞭决斗,击贼数十,中矢坠马死。张贤回首,犹隐隐望见之云尤世功引兵至西门欲救世贤,兵皆溃,亦力战而死,同时有参将何世延者降奴,遂讹为世贤云。


明史则如下记载:
天启元年三月,我大清以重兵薄沈阳。世贤及总兵尤世功掘堑浚壕,树大木为栅,列楯车火器木石,环城设兵,守城法甚具。大清先以数十骑来侦,世功兵蹑之,杀四人。世贤勇而轻,嗜酒。旦日饮酒,率亲丁千,出城逆击,期尽敌而反。大清兵佯败,世贤乘锐进。倏精骑四合,世贤战且却,抵西门,身被十四矢。城中闻世贤败,各鸟兽窜,而降丁复叛,断城外吊桥。或劝世贤走辽阳,曰:「吾为大将,不能存城,何面目见袁经略乎!」挥铁鞭驰突围中,击杀数人,中矢坠马而死。世功引兵援,亦战死。

贺世贤是总兵官,他冒失出击,被清军射成了刺猬,熹宗实录说他中了四矢,明史则说中了十四矢,反正是被射惨了。好在有甲胄保护,还能挥铁鞭,杀数人或者数十人,这说明箭矢没有给他造成致命伤。甲胄的防护作用凸显。


再看看崇祯十一年宣大总督卢象升的贾庄之战:
象升麾兵疾战,呼声动天,自辰迄未,砲尽矢穷。奋身斗,后骑皆进,手击杀数十人,身中四矢三刃,遂仆。掌牧杨陆凯惧众之残其尸而伏其上,背负二十四矢以死。
卢象升被射中四箭,还能砍人,致命伤其实是那三刃。而杨陆凯更是中了24箭才死透。甲胄的防护作用非常重要。


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 楼主| 发表于 2019-9-3 22:30:29 | 显示全部楼层
外一篇:
射声与网友d盾牌星座b乱弹十七世纪中欧造甲片技术及大明可能的技术革新

古代能做的硬化就是热处理硬化,冷锻硬化,渗碳表面硬化三种,细晶钢材钣金后再热处理硬化的最好,在15至16世纪高档板甲上见得多,有各种各样热处理硬化:不完全淬火低温回头,完全淬火中温回火的。
欧洲十七世纪时候由于水力锻机的应用,板甲的质量比中国好的多。B站有个视频,一个存世水力锻锤作坊,170公斤锤头2秒打了三锤,举锤高度差不多半米射固定,功率不难算得2至2.5千瓦。存世板甲金相分析的全部都是细晶组织说明不是人力做板的 。受力性能的方面,金属是晶粒度越细越好─晶越细,强度越高,塑性越高,韧性越高。旧晶粒度8级,欧洲板甲已经达到了最细的7至8级细。新14级,还没有达到的要现代技术的才达到。
相比之下,明代锻铁炮管质量很低下,晶粒粗大到了50至100微米,显然是火次过多。而板甲的晶粒细到了20至40微米,而且还是比低碳钢在退火时晶粒长得更快的中碳钢。那幅20微米晶粒细度中碳钢板甲,是16世纪的,其实还有更早的15世纪的一件球体胸板甲衣到板甲过渡品也是这样质量。
这个对比说明, 水力锻锤是必须的。原因是个工艺的原因:要想锻件性能好,必须每个火次都要把坯全面锻打一遍(火次就是加热到锻打温度一次的意思)。人力不够在一个火次把胸甲那样钢板面积大小的坯锻打一遍。火次多而没有在每个火次都全件锻到位一遍的话,先锻打区域会在后加热的火次中退火掉。古代又没有聚焦火焰技术,不能控制局部加热区域,钢传热和火焰辐射产生的退火区大。

从实战角度出发,明军惯用的三眼铳顶着都打不穿1毫米板甲,除非板甲是劣质品。鸟铳那个,一般材质板甲1毫米厚顶不住,但是热处理硬化的中碳钢板甲(比如那件弹簧钢组织类型,HV425硬度的16世纪极品哥特板甲),鸟铳就只能打出凹坑了。另外说个事,欧洲人会做弹簧钢这事说明欧洲人发现了回火脆现象,并找到最佳回火韧性温度现象。而我国古代既没有历史文献记载证明也没有文物证明古人发现这点和解决这点。

明清能不能找到诀窍我不好说,反正徐光启很可能招募人试过,很可能是失败了没找到。宋元明清的钢铁成型和热处理技术水平在欧亚大陆都是垫底的,以当时工匠低贱的地位,我认为没可能有任何工艺技术摸索的动力而且手艺早已断了传承。欧粉徐光启提到募工匠仿制西洋盔甲十数副,还有重型火绳枪,然后火绳枪仿制成功了叫「斑鸠铳」,盔甲的事却没下文,估计失败。

军官的板甲则是采用中碳钢板钣金成型后,铆在支架上(顶住淬火变形现象,术语叫「加压淬火」),加热到黄红色光(中碳钢最佳淬火温度),然后双液淬火( 先在油里占一下夹出来丢高浓度盐水里淬),然后取下支架,放烧化的铅水里进行中温回火(铅的熔点很接近是中高碳钢韧性最高的中温回火温度,古代欧洲造弹簧钢也是用铅浴回火)。
如果想要批量甲也轻些,就要全部硬化。可是炼钢来源不好解决,不考虑近代工业技术,在古代手工能建的条件下,得建高炉+反射式搅炼炉(高炉只出铁水,还得反射式搅炼炉炼钢) 反射式搅炼炉顶盖是一个光洁的耐火泥(其实就是陶土)烧的盖,中间通以高温热风管(也是耐火泥烧做的),底部是一个放黑铁皮粉和铁锈粉的耐火泥池子,用氧化铁进行脱碳,靠顶盖反射保温。18世纪欧洲出现反射炉。之前优质板甲都是拿块炼炉里少量产出的钢(块炼炉不止出熟铁其实还会出钢,甚至还有生铁)来做的。 硬化也可以冷锻制板然后去应力退火(注意是去应力退火不是前面那个退火指的完全退火)硬化,可是中碳钢冷锻硬化有热处理硬化硬,韧性就不如,关键是还增加钣金耗费的工时,能做热处理硬化最好。 不过即使热处理硬化了,还是建议2㎜厚度。botn比赛盔甲都至少有1.5㎜厚度呢这还是仿真比赛。

冷锻低碳钢,比之退火态低碳钢(就是所谓软钢),高6成左右(实际强度高了一倍,但是厚度这事有个支撑力矩作用,经验的看这个厚度要扣一些强度高的对应比例)。 注,这里退火态是说再结晶退火,不是完全退火。再结晶退火是消除冷锻硬化,但是晶粒不长大(因为再结晶还会更细一些)。屈服强度虽然只有很少提升但是塑性很多和抗拉强度提升较多。完全退火晶粒会长大到粗晶。0.2%碳量的低碳钢,用水力锻机去冷锻硬化屈服强度可以达到600兆帕级对应Hv硬度220级,已经和只用油淬的细晶0.5%至0.6中碳钢差不多硬了,当然韧性不如后者。总的来说还是远不如热处理硬化中碳钢,因为古代欧洲确实有淬完全中温回火的中碳钢盔甲,HV425级别,屈服强度1GPa,抗拉强度1.4GPa。
有水力锻机了冷锻很省工。把炒钢得到的低碳钢锻坯加热到红色,放在水力锻机上锻打打扁三分之一开个坯,然后空气冷却。然后冷锻减薄三分之一,又再结晶退火一下细化组织,随后打出铆钉孔。然后再拿上去冷锻到总压扁量为70%初始厚度,然后去应力退火,然后把铆钉孔磨大磨光溜磨圆即可。  冷锻硬化到400兆帕屈服强度时,人力冷锻效率是很低的。畜力锻机古代欧洲有记载,但是没有实物留存,把水轮换成畜力转轮应该就可以了。畜力也要很高成本的。一匹挽马长时间持续拉拽工作功率就是一马力左右,2.5千瓦需要4匹马。

  高档板甲正确的流程是,1均质中碳钢,水力锻机制板。2人工裁切,手锤钣金成型。3加热到发出橘红色光,丢油里淬火马上捞起丢盐水淬火。或者加个铆接的支架后再加热红淬火(这个程序叫加压淬火防止淬火变形)。 4回火,可低温中温回火。中温回火用烧化刚冒烟气的铅水回火,控制火头保持烟气大小不能让烟气变大(这是铅水温度达到400℃的现象) 5另一个效果相当的淬火工艺:加热发橘红光之后,放进上面说的那种铅水里铅浴淬火。这种淬火不用回火,等效于油盐双液淬火用铅浴回火。


我国古代不会造碳素弹簧钢。无论是用马氏体组织的硬钢还是珠光体组织的软钢去做弹簧,都不行。前者由于材料本身内应力大,蓄能虽然够了但是当弹簧使用很快就坏。后者不但弹力蓄能性能不足而且也不耐用(抗弹性交变应力疲劳性能低)中温回火和中温等温淬火都可以造弹簧钢板/片
中碳高碳都能冶炼,考古研究发现苏钢法古物最高的含碳量0.9.%。炒钢法的发现的最高只有0.35%
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