近代以来铁炮逐渐取代铜炮,最主要的原因是:
1)铁比铜便宜。明朝以来铜的价格一般是铁的五倍。
2)铁比铜硬度大、熔点高。铁的莫氏硬度:4-5,铜的莫氏硬度:2.5-3。铁的熔点1538摄氏
要理解铁炮为何取代铜炮,就要先理解最初为什么流行铜炮。
在最早发展身管型火器的中国,最原始的身管型火器是南宋时期的突火枪和宋金、金元交战时的梨花枪,使用的是竹木身管。这种身管寿命极短且无法装填太多、燃烧力太大的发射药,射程近、威力小,注定只是个过渡产品。此后在元末明初火铳、火炮开始流行,最初的火炮以生铁铸造的较多,铜制的反倒较少,但很快就倒了过来,变成了铜炮多、铁炮少,一直持续到太平天国战争中叶都是如此。
1、元末张士诚铸造的铁火铳
之所以如此,是因为早期铸铁炮采用的是传统单室冶铁工艺,炮身铁质为生铁,由于铁的熔点很高,传统熔铸技术又忽视空气、杂质等条件,结果生铸铁炮身遍布气孔,粗糙不堪,使用一段时间后就要进行蒸洗之类保养,否则精度、射程都会急剧下降。且这样的炮身因为杂质和气孔、以及身管材质不均匀等问题,使用中极易炸裂。鸦片战争时广东水师提督关天培视察虎门炮台,亲自查看铸造完成不久的二千斤铁炮,结果发现有的炮身气孔可以倒进去一大碗水,这样的炮,很多炮手用起来都提心吊胆,惟恐炸裂伤到自己,威力、精度、射程更是只能听天由命。
相反,熟铜、青铜熔点低,延伸性好,可以很容易地铸成均匀的身管,用铜铸造的小型炮身管光滑,精度良好,如果增大重量,还可不用铁炮必用的炮箍等,加上铜不易生锈,保养十分方便。1852年,太平军打到湖南岳州,意外发现了清初吴三桂埋下的大量重型铜炮,遂用于和清军作战,居然获得火力优势——如果吴三桂当年埋下的是生铁铸炮,恐怕只能当废铁拿去换糖了。
清前期“武成永固大将军”铜炮,是长身管的加农炮
但铜炮的问题有两个,一是十分笨重,因为铜质不耐高温高压,必须增大身管厚度才能保险;二是价格昂贵,同样是和太平军作战,清将胜保攻打太平军将领李来芳守卫的山东高唐州,久攻不下,就申请经费铸造八千斤熟铜大炮,结果勉强铸成两门,仅把城墙轰开一个豁口,两门炮中一门就被太平军用地道术破坏,另一门不小心陷入淤泥,后又因装填火药过多而炸膛,这两门炮花了几个月时间和重金才得以铸成,因此咸丰皇帝十分心疼,等胜保打报告要求再铸两门一万二千斤熟铜大炮时咸丰直接把胜保撤职查办了,继任的僧格林沁改用“围三缺一”的办法把太平军逼出城外追击,再没敢动申请铸造万斤铜炮的念头——当时因为通货膨胀,清廷连铜钱都改造“一文当千”的了。
国外身管火炮也经历过生铸铁-铜炮的发展过程,到了15世纪最好的欧洲大炮几乎都是青铜铸造的,如奥斯曼土耳其用于攻陷“不落之城”君士坦丁堡的“乌尔班大炮”(由匈牙利人发明铸造),就是巨型青铜炮。
“乌尔班大炮”是一种使用生铁弹丸的巨型青铜炮
但进入工业革命时代后欧洲冶金和铸造技术大发展。1783年英国人亨利.柯特首创用煤炼铁,提高了熔炼温度,此后英国又发明搅拌冶铁法Puddling furnac即普林德冶铁法,使用反射炉(reverberatory)原理冶炼杂质很少的高温熟铁,用这种方法制成的铁炮炮身光滑,精度良好,且坚固耐用,保养方便,价格也远比铜炮便宜,而且几百斤重的新式铁炮,其威力相当于几千斤甚至上万斤的铜炮。到了19世纪初,英、法等欧洲强国普遍用这种普林德法冶铁制成的铁炮,取代了昂贵笨重的铜炮,当时欧洲列强的火炮,主要由长身管、前膛装填,发射实心弹的加农炮,和短身管、后膛装填,发射爆炸弹的榴弹炮/山炮/野炮组成,前者用于攻城和海战,后者用于野战。
毕乃尔炮队
鸦片战争时期这两种新式洋铁炮开始出现在中国战场,但当时中国军队仅零星使用,仿制则因技术等问题很难铺开,直到太平天国战争前期,西式前膛加农炮(当时俗称“洋庄”)才开始在中国军队中普遍使用,曾国藩组建湘军时在湖南湘潭设厂造战船,成建制装备了从广东和香港购买的“洋庄”。至于西式榴弹炮和山野炮(当时俗称“洋炮”或“开花炮”),则要更晚一些,到1860年太平天国第一次攻打上海时,才由美国人华尔Frederick Townsend Ward统率的中西合璧雇佣军“常胜军”首次在中国军队中成建制装备,此后抵达上海的李鸿章淮军聘请了法国军官毕乃尔(后来在中国娶妻生子,加入中国籍并终老合肥)组建“毕乃尔炮队”,装备进口的“开花炮”,这才有了第一支成建制装备西式后膛铁炮的纯中国军队(毕乃尔既然入籍就算中国人了)。
同治初年的上海制造局。成堆的实心圆形铁炮弹是装填前膛“洋庄”的,而那门很像炮的东西其实是当时很时髦的“格林连珠炮”,即使用手摇原理实现连发的加特林机枪。
即便如此铜炮在冶金技术落后的中国仍然存在了相当长时间。1884年8月中法马江海战,中国福建水师舰船参战11艘,其中9艘被击沉,三等炮舰“伏波”和“艺新”幸免,后者是马尾船厂建造的实验船,其上就装备了3门用于探索国产化造炮出路的新式小型火炮,这3门炮就是铜炮,而其它中国舰艇上装备的都是进口或国产的新式铁炮
中法马江海战中,中国军舰仍有装备铜炮的