华体会hth体育app在线登录:世界火药简史_硝石_中国_世纪
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香港海防博物馆，最近的火药厂遗址。/ Cheungkkanthony 摄，维基共享资源
火药，也被称为黑火药，以区别于现代无烟火药，是已知最早的化学爆炸物。它由硫磺（S）、木炭（C）和硝酸钾（硝石，KNO₃）的混合物组成。硫磺和木炭作为燃料，而硝石是氧化剂。[1][2]由于其易燃特性及产生的热量和气体体积，火药被广泛用作枪械、火炮、火箭和烟花的推进剂，以及在采石、采矿和道路建设中的炸药。
火药于9世纪在中国发明，并在13世纪末传遍欧亚大陆的大部分地区。[3]最初由道家为药用目的开发，火药大约在公元1000年开始用于战争。[4]
用于前膛枪和手枪的黑火药，粒度为FFFg。美国25美分硬币（直径24毫米）作为对比。/ Mondebleu 摄，维基共享资源
由于其相对缓慢的分解速率和较低的猛度，火药被归类为低爆炸物。低爆炸物以亚音速燃烧（即燃烧），而高爆炸物则会发生爆炸，产生超音速冲击波。
在弹丸后方装填的火药被点燃时，会产生足够的压力将弹丸从枪口高速射出，但通常不足以炸裂枪管。因此，火药是一种良好的推进剂，但由于其低威力爆炸能力，不太适合用于炸碎岩石或工事。然而，通过传递足够的能量（从燃烧的火药传递到炮弹的质量，然后通过撞击弹药传递到对方的工事），炮手最终可以削弱对手的防御工事。
直到19世纪下半叶，高爆炸物开始投入到正常的使用中之前，火药被大范围的使用在填充引信炮弹（并用于采矿和土木工程）。由于其相比来说较低的效率，与新型替代品（如炸药和硝酸铵/燃料油）相比，火药不再用于现代武器或工业用途。[5][6]如今，火药枪械大多数都用在狩猎、射击运动和无弹的历史再现。
最早的火药书面配方，来自1044年的《武经总要》。/ PericlesofAthens 摄，维基共享资源
根据9世纪的道家文献，中国炼金术士发明火药很可能是偶然的副产品，当时他们正在寻找长生不老药。[7]火药的这种实验性药物起源体现在其中文名称“火药”上，意为“火药”。[4]火药的首次军事应用大约在公元1000年出现。[8]最早的火药化学配方出现在11世纪宋朝的文献《武经总要》中，[9]然而，火药在10世纪就已经被用于火箭箭。
《火龙经》中约1350年描绘的“逆风神火流星”炸弹。/ Yprpypg 摄，维基共享资源
硝石在公元1世纪中期为中国所知，主要产自四川、山西和山东等省份。[10]有强有力的证据说明硝石和硫磺被用在所有药物组合。[11]一份492年的中国炼金文献指出，硝石燃烧时会发出紫色火焰，为区分其他无机盐提供了一种实用且可靠的方法，从而使得炼金术士能够评估和比较纯化技术；最早的硝石纯化拉丁文献记录于1200年之后。[12]
2011 年 10 月，从高岛沉船出土的石器炸弹，日文称为铁弹，中文称为震天雷，年代为蒙古入侵日本时期（公元 1274-1281 年）。/照片由震天动地提供，维基共享资源
最早提到这种混合物的易燃特性的是《真元妙道要略》中的一段文字，这是一部暂定为9世纪中期的道家文献：[13]“有人将硫磺、雄黄和硝石与蜜一起加热；结果产生了烟雾和火焰，以至于他们的手和脸都被烧伤，甚至他们工作的整个房子都被烧毁了。”[14]“火药”的中文名称是火药，意为“火药”；[4]然而，这个名称是在这种混合物被发现后的几个世纪才开始使用的。[15]在接下来的几个世纪中，在发明第一支金属枪管枪械之前，出现了各种火药武器，如火箭、炸弹和地雷。[16]在日本海岸附近的一艘沉船中发现了爆炸性武器，这些武器可以追溯到1281年，当时正值蒙古入侵日本。[17]
中国《武经总要》（军事经典大全）由曾公亮在1040年至1044年间撰写，提供了包含石油产品——以及大蒜和蜂蜜的各种混合物的百科全书式参考。文中提到了使用虹吸原理的喷火装置、烟花和火箭的慢燃引信。然而，这本书中的混合物配方并不包含足够多的硝石来制造爆炸物；它们最多只含有50%的硝石，因此只能产生易燃物。[9]然而，《武经总要》是由宋朝宫廷官僚编写的，基本上没有证据说明它对战争产生了任何直接影响；在11世纪与西夏的战争编年史中未提及火药的使用，而中国在这一世纪大部分时间里都处于和平状态。
[从左到右]：1）绑有火药的箭，准备从弓上射出。来自约1350年的《火龙经》。2）最早的火箭箭描绘，来自《火龙经》。右边的箭写着“火箭”，中间的是“龙形箭架”，左边的是“完整的火箭”。3）《武经总要》（1044年）中描绘的震天雷的插图。被认为是一种伪爆炸物。上面的物品是通针，下面的是钩针。4）《火龙经》（约1350年）中描绘的火枪。/ 来自焦玉和刘基的《中国科学技术史》，维基共享资源
[从左到右]：1）《火龙经》（约1350年）中的“飞云震天雷”炮。2）被称为“百子连母炮”的火绳枪，来自《火龙经》（约1350年）。3）《火龙经》（约1350年）中青铜“千球震天雷炮”的插图。4）《火龙经》（约1350年）中的“自触地雷”。/ 来自焦玉和刘基的《中国科学技术史》，维基共享资源
然而，到了1083年，宋朝宫廷已经为驻军生产了数十万支火箭箭。[18]炸弹和第一种原始枪械，即“火枪”，在12世纪变得突出，并被宋朝在金宋战争中使用。火枪最早被记录在1132年的德安围城战中，宋军用它对抗金军。[19]在13世纪初，金军使用了铁壳炸弹。[8]向火枪中添加了弹丸，开发出了可重复使用的火枪枪管，最初是用硬纸制成的，后来是金属制成的。到了1257年，一些火枪开始发射子弹团。[20][21]到了13世纪末，金属火枪变成了“喷发器”，发射活塞式弹丸的原始火炮，最晚到1287年，它们已经变成了线]
火药最早的西方记载出现在13世纪英国哲学家罗杰·培根撰写的文献中。[23]多个来源提到，在1241年的摩西战役中，蒙古人用火器和火药武器对抗欧洲军队。[24][25][26]肯尼斯·沃伦·蔡斯教授认为蒙古人将火药及其相关武器引入欧洲。[13]然而，没明确的传播途径，[27]尽管蒙古人常常被认为是可能的传播者，但蒂莫西·梅指出，“没有确凿证据说明蒙古人在除中国以外的地区常常使用火药武器。”[28]
在欧洲，火药使用的最早记载之一出现在罗杰·培根1267年的《大著作》和《第三著作》中，被解释为爆竹。最有力的段落写道：“我们在[这种作用于感官的事物]中有一个例子，即[声音和火焰]那种在世界许多[不同]地区制造的儿童玩具；也就是说，一种不超过拇指大小的装置。由于这种被称为硝石的盐的强烈反应[与硫磺和柳木炭一起磨成粉末]，这种如此微小的东西爆炸时发出如此可怕的响声，不超过一点羊皮纸[包含它]，我们得知[耳朵受到的噪音]超过了强烈的雷声，而光芒比最明亮的闪电还要明亮。”[29]在20世纪初，英国炮兵军官亨利·威廉·洛夫特·海姆提出，另一部暂归培根的作品《论艺术与自然的隐秘行为以及魔法的虚无》包含了一个加密的。这一说法受到了包括林恩·桑迪克、约翰·马克斯·斯蒂尔曼和乔治·萨顿在内的科学史学家以及培根的编辑罗伯特·斯蒂尔的质疑，无论是在作品的真实性方面，还是在解密方法方面。[29]
无论如何，声称被解密的配方（7:5:5硝石：木炭：硫磺）对于枪械使用甚至爆竹来说都是无用的，燃烧缓慢且主要产生烟雾。[30][31]然而，如果将培根的配方视为体积测量而不是重量测量，就可以制成一种更强大且更实用的爆炸性粉末，适合发射手炮，尽管由于体积测量的固有不准确，其一致性较差。其中一个配方的结果是100份硝石、27份木炭和45份硫磺，按重量计算。[32]
《火书》（Liber Ignium）被归因于马库斯·格雷库斯，是一本包含易燃物配方的书籍，其中也有一些。帕廷顿将的日期定在大约1300年。[33]其中一个“飞火”（ignis volatilis）的配方涉及硝石、硫磺和松香，当插入芦苇或空心木材中时，“会突然飞走并烧毁一切”。另一个配方，用于人造“雷声”，规定了一磅天然硫磺、两磅椴木或柳木炭和六磅硝石的混合物。另一个配方规定了1:3:9的比例。[34]
阿尔伯图斯·马格努斯的《De Mirabilibus Mundi》中的一些与《火书》中的配方相同，根据帕廷顿的说法，“可能是从那部作品中摘取的，而不是相反。”[35]帕廷顿认为，这本书可能部分由阿尔伯特的学生编纂，“但由于它出现在13世纪的手稿中，它很可能是阿尔伯特的作品。”[35]阿尔伯图斯·马格努斯于1280年去世。
14世纪末，欧洲在制造方面取得了重大进步，通过湿磨提高了混合的安全性和彻底性；在研磨成分时加入液体，如蒸馏酒，然后将湿润的糊状物干燥。发明于火药的湿混合原理，用于防止干成分分离，今天在制药工业中仍在使用。[37]
人们还发现，如果在干燥前将糊状物滚成球，制成的火药在储存过程中从空气中吸收的水分较少，运输性能更好。然后炮手在使用前立即将球在研钵中压碎，旧的颗粒大小不均匀和包装松散导致结果不可预测的问题任旧存在。然而，若选择合适的颗粒大小，结果将是威力大增。通过手工或使用筛子将湿润的糊状物制成玉米大小的颗粒，而不是更大的球，制成的产品在干燥后装载效果要好得多，因每个小颗粒都提供了自己的周围空气空间，这使得燃烧速度比细粉末快得多。这种“颗粒化”火药的威力提高了30%到300%。有一个例子，发射一个47磅的弹丸需要34磅的蛇形火药，但只需要18磅的颗粒化火药。[36]颗粒的最佳大小取决于其用途；大口径火炮用较大的颗粒，小口径枪械用较细的颗粒。较大的铸造火炮可以用长柄勺轻松地用颗粒化火药装填。颗粒化火药还保留了低水分吸收的优点，因为即使是微小的颗粒，其表面积吸引水分的能力也比粉末状火药要小得多。
在此期间，欧洲制造商还开始定期提纯硝石，使用含有碳酸钾的木灰从他们的粪便溶液中沉淀钙，并使用牛血、明矾和芜菁片来澄清溶液。[36]
在文艺复兴时期，欧洲出现了两个烟火学派，一个在意大利，另一个在德国纽伦堡。德国印刷商和出版商克里斯蒂安·埃根奥尔夫将早期的烟火学著作从手稿形式改编为印刷形式，于1529年出版了他的《Büchsenmeysterei》，并于1531年重印。这本书现在极为罕见，它讨论了火药的制造、火炮的操作以及炮手的行为准则。[38]
在意大利，1480年出生的范努奇奥·比林古乔是圣巴巴拉兄弟会的成员，但他打破了保密的传统，将他所知道的一切都写在一本名为《De la pirotechnia》的书中，该书用通俗语言写成。它于1540年在他去世后出版，138年内出版了9个版本，并于1966年由麻省理工学院出版社重印。[36]
到17世纪中期，欧洲的烟花被用于前所未有的娱乐规模，甚至在度假胜地和公共花园中也很受欢迎。[39]随着《Deutliche Anweisung zur Feuerwerkerey》（1748年）的出版，制造烟花的方法已经足够为人所知且描述得足够详细，以至于“烟花制作慢慢的变成了一门精确的科学。”[40]1774年，路易十六在20岁时登上法国王位。当他发现法国在火药方面不能自给自足时，成立了一个火药管理局；任命律师安托万·拉瓦锡来领导它。尽管来自一个资产阶级家庭，拉瓦锡在获得法学学位后，通过成立一家为王冠收税的公司而变得富有；这使他能够将实验自然科学作为爱好。[41]
由于没有办法获得廉价的硝石（被英国控制），法国多年来一直依赖拥有皇家许可证的硝石工人，他们拥有“挖掘权”，可以夺取含有硝酸盐的土壤并拆除牲畜棚的墙壁，而无需对所有者进行补偿。[42]这导致农民、富人或整个村庄向硝石工人和相关官僚机构行贿，让他们放过自己的建筑，让硝石无人收集。拉瓦锡启动了一个紧急计划，以增加硝石的生产，修订（并最终取消）了“挖掘权”，研究了最佳的精炼和火药制造方法，建立了管理和记录保存制度，并制定了鼓励私人投资的定价。尽管新的普鲁士式腐烂工艺生产的硝石尚未问世（该过程需要大约18个月），但仅在一年内，法国就有火药可供出口。美国革命是这种剩余火药的主要受益者之一。通过仔细测试和调整比例和研磨时间，像巴黎埃松河畔的磨坊生产的火药到1788年已变成全球上最好的火药，且价格低廉。[42][43]
英国的火药生产似乎始于14世纪中期，目的是为英国王室提供供应。[44]记录显示，1346年在伦敦塔开始生产火药；1461年塔内有一个火药库；1515年，有三位国王的火药制造者在那里工作。[44]其他皇家城堡，如朴次茅斯，也在生产或储存火药。到14世纪初，根据N.J.G.庞兹的研究《英格兰和威尔士的中世纪城堡》，许多英国城堡已被遗弃，其他城堡正在倒塌。它们的军事意义除了边境地区外已经消失。火药使小型城堡变得无用。[45]
1544年，英国国王亨利八世入侵法国时，火药短缺，英国一定要通过当时比利时的安特卫普港进口火药。[44]
1642年至1645年的英国内战导致火药工业的扩张，1641年8月废除了皇家专利。[44]
两位英国物理学家安德鲁·诺贝尔和弗雷德里克·阿贝尔在19世纪末致力于改善性能。这构成了内弹道学中诺贝尔-阿贝尔气体方程的基础。[46]
19 世纪末无烟火药的引入导致了火药行业的萎缩。第一次世界大战结束后，英国大多数火药制造商合并成了一个企业，“Explosives Trades limited”；许多地点被关闭，包括爱尔兰的那些。此公司后来成为诺贝尔工业有限公司；1926 年成为帝国化学工业的创始成员之一。内政部将火药从其允许的爆炸物清单中移除；不久之后，在 1931 年 12 月 31 日，位于威尔士庞特尼德费坎的前柯蒂斯 & 哈维的格兰尼思火药厂关闭，并于 1932 年被火烧毁。[47]
皇家火药厂沃尔瑟姆修道院的最后一座火药磨坊在 1941 年被德国的降落伞水雷破坏，此后再也没有重新开放。[44] 随后是皇家兵工厂 ROF Chorley 的火药部门关闭，该部门在第二次世界大战结束后被关闭并拆除；以及ICI诺贝尔的罗斯林火药厂，该厂于 1954 年关闭。[44][48]
这使得ICI诺贝尔在苏格兰的阿德希尔成为英国唯一的火药厂；该厂也在 1976 年 10 月关闭。[44] 从那时起，火药就被进口到英国。在 20 世纪 70 年代末/80 年代初，火药是从东欧购买的，特别是当时东德和前南斯拉夫。
一张 15 世纪格拉纳达大炮的照片，来自《Al-izz wal rifa’a》一书。/照片由 Yakumaku 拍摄，维基共享资源
在 1240 年至 1280 年间的某个时候获得了火药知识，到那时叙利亚的哈桑·阿尔·拉马赫已经用阿拉伯语写下了、硝石提纯说明以及火药燃烧物的描述。拉马赫使用“暗示他从中国来源获得知识”的术语，以及他将硝石称为“中国雪”（阿拉伯语：ثلج الصين thalj al-ṣīn）、烟花称为“中国花”、火箭称为“中国箭”，这表明火药知识是从中国传来的。[49] 然而，由于拉马赫将其材料归功于“他的父亲和祖先”，艾哈桑认为火药在 12 世纪末或 13 世纪初就在叙利亚和埃及广泛传播。[50] 在波斯，硝石被称为“中国盐”（波斯语：نمک چینی namak-i chīnī）[51][52] 或“中国盐沼的盐”（نمک شوره چینی namak-i shūra-yi chīnī）。[53][54]
哈桑·阿尔·拉马赫在他的著作《al-Furusiyyah wa al-Manasib al-Harbiyya》（《军事骑术和巧妙战争装置之书》）中包含了 107 个，其中 22 个用于火箭。如果取这 22 种火箭配方中 17 种的中位数（75% 硝酸盐、9.06% 硫磺和 15.94% 木炭），它几乎与现代报告的理想完全相同，即 75% 硝酸钾、10% 硫磺和 15% 木炭。[50]
艾哈桑声称，在 1260 年的阿因·贾卢特战役中，马穆鲁克人在历史上“第一门大炮”中使用了与爆炸性火药的理想组成比例几乎相同的。[50] 其他历史学家敦促对 1204-1324 年期间火器使用的说法持谨慎态度，因为晚期中世纪阿拉伯文本使用了与火药相同的词 naft，而他们之前使用的易燃物是石脑油。[55][56]
汗声称是入侵的蒙古人将火药引入了世界[57]，并以马穆鲁克人对步兵中早期火绳枪手的敌意为例，说明火药武器在中东并不总是受到欢迎。[58] 同样，他们的基兹尔巴什部队拒绝使用火器，这导致了 1514 年查尔迪兰战役中萨非人的溃败。[58]
奥斯曼帝国通过早期的供应链获取硝石、硫磺和来自安纳托利亚橡树的优质木炭，从而控制了火药的生产，这对其在 15 至 18 世纪的扩张起到了及其重要的作用。直到 19 世纪后期，土耳其火药的辛迪加生产大幅度减少，这与奥斯曼军事力量的衰落相吻合。[59]
火药和火药武器是通过蒙古对印度的入侵传入印度的。[60][61] 德里苏丹国的阿拉乌丁·哈立吉击败了蒙古人，一些蒙古士兵在改信教后留在了印度北部。[61] 在《塔里赫 - 菲里什塔》（1606-1607）中记载，德里苏丹国的统治者纳西尔·乌德·丁·马哈茂德在 1258 年蒙古统治者忽必烈汗的使者抵达德里时，为他呈现了一场令人眼花缭乱的烟火表演。纳西尔·乌德·丁·马哈茂德试图展示自己的统治力量，并试图阻止类似 1258 年巴格达之围的蒙古企图。[62] 早在 1366 年，印度许多王国就出现了被称为 top-o-tufak 的火器。[62] 从那时起，火药战争在印度盛行，例如 1473 年巴哈曼尼苏丹沙阿对贝尔高姆的围攻。[63]
奥斯曼海军上将赛义迪·阿里·赖斯在迪乌围城战（1531 年）中，将最早的火绳枪武器引入印度，奥斯曼人曾用这些武器对抗葡萄牙人。此后，各种各样的火器，尤其是大炮，在坦焦尔、达卡、比贾布尔和穆尔西达巴德等地变得司空见惯。[64] 1504 年从卡利卡特（扎莫林的前首都）回收了青铜制作而成的大炮。[65]
莫卧儿皇帝阿克巴为莫卧儿军队大量生产火绳枪。阿克巴亲自在围攻斋浦尔时射杀了一位拉杰普特指挥官。[66] 莫卧儿人开始使用竹制火箭（大多数都用在信号传递）并雇佣工兵：专门破坏厚重石制堡垒以安置火药炸药的特殊部队。
莫卧儿皇帝沙贾汗引入了更先进的火绳枪，其设计是奥斯曼和莫卧儿设计的结合。沙贾汗还在他的古吉拉特省对抗英国人和其他欧洲人，该省在 17 世纪为欧洲供应用于火药战争的硝石。[67] 孟加拉和马尔瓦参与了硝石生产。[67] 荷兰人、法国人、葡萄牙人和英国人将查普拉用作硝石精炼中心。[67]
1780 年，英国开始在第二次英迈索尔战争期间吞并迈索尔苏丹国的领土。在冈图尔战役中，英国营被海德尔·阿里率领的军队击败，海德尔·阿里有效地利用迈索尔火箭和火箭炮对抗密集的英国军队。/维基共享资源
自海德尔·阿里建立迈索尔苏丹国以来，法国军事军官被雇佣来训练迈索尔军队。海德尔·阿里和他的儿子蒂普·苏丹是第一个引入现代大炮和火绳枪的人，他们的军队也是印度第一个拥有官方制服的军队。在第二次英迈索尔战争中，海德尔·阿里和他的儿子蒂普·苏丹有效地将迈索尔火箭发射到他们的英国对手身上，多次击败他们。迈索尔火箭激发了康格里夫火箭的发展，英国在拿破仑战争和 1812 年战争中普遍的使用了这种火箭。[68]
爪哇的马吉帕希特帝国能够涵盖现代印度尼西亚的大部分地区，这得益于其对青铜铸造的独特掌握以及由该地区大量手工业供应的中央军械库。文献和考古证据说明，阿拉伯商人通过早在 14 世纪初至中期就已建立的商业贸易路线，将火药、火绳枪、手枪、短筒枪和大炮引入爪哇人、亚齐人和巴塔克人。[69] 葡萄牙和西班牙入侵者有时会感到不快，甚至被压制。[70] 复兴的辛格萨里帝国超越了室利佛逝，后来成为马吉帕希特，其战争特点是使用火器和炮击。[71] 大约在 1540 年，爪哇人，总是对新武器保持警惕，发现新到的葡萄牙武器优于当地制造的变体。爪哇人的青铜后膛装填旋转炮，被称为 meriam，或错误地称为 lantaka，在马吉帕希特海军以及海盗和敌对领主中被普遍的使用。马吉帕希特帝国的衰落以及不满的熟练青铜大炮工匠分散到文莱、现代苏门答腊、马来西亚和菲律宾，导致了这种武器的广泛使用，尤其是在望加锡海峡。
从粪便堆的分解过程中收集硝石，这些粪便堆是专门为这一目的堆积起来的，荷兰和德国旅行者记录了即使在最小的村庄中也很常见的这样的做法。根据荷兰和德国旅行者的记录，从粪便堆的分解过程中收集硝石在最小的村庄中也很常见，这些粪便堆是专门为这一目的堆积起来的。荷兰人对拥有未经许可的火药的惩罚似乎是截肢。[72] 后来，殖民地荷兰占领者禁止拥有和制造火药。[69] 根据托马斯·斯坦福德·莱佛士爵士在《爪哇史》（1817）中引用的麦肯齐上校的说法，最纯净的硫磺来自巴厘海峡附近的一座火山口。[71]
关于火药技术的起源，历史学家托尼奥·安德拉德指出：“如今，学者们压倒性地一致认为，火枪是在中国发明的。”[73] 由于有大量的证据记录了火枪从中国的火枪发展到金属枪的演变，以及火药从药物到易燃物再到爆炸物的演变，而欧洲没有类似的记录，因此历史学家一致认为火药和火枪起源于中国。[74] 正如安德拉德所解释的那样，中国相对欧洲在上的大量变化是“中国实验的证据，火药最初被用作易燃物，后来才成为爆炸物和推进剂……相比之下，欧洲的配方与用作爆炸物和推进剂的理想比例只有非常微小的差异，这表明火药作为一种成熟的技术被引入。”[27]
然而，火药的历史并非没有争议。研究早期火药历史的一个主体问题是难以获得接近所描述事件的原始资料。通常，最早可能描述火药在战争中使用的记录是在事件发生后几个世纪才写成的，而且很可能被编年史家的当代经历所影响。[75] 翻译困难导致了错误或接近艺术化的散乱解释。模糊的语言使得很难区分火药武器和不依赖火药的类似技术。一个常被引用的例子是关于东欧莫希战役的报告，提到“长矛”发出“恶臭的烟雾和烟”，不同的历史学家对此有不同的解释，有的认为是“欧洲土地上的第一次化学武器攻击”使用火药，有的认为是“欧洲的第一次火炮使用”，或者仅仅是“有毒气体”，没有火药的证据。[76] 准确翻译原始中文炼金术文本很困难，这些文本倾向于通过隐喻来解释现象，而现代科学语言则有严格定义的术语。[49]
早期可能提到火药的文本有时会经历语义变化。例如，阿拉伯语单词 naft 从表示石脑油转变为表示火药，中文单词 pào 从表示投石机转变为表示大炮。[78] 这引发了基于词源基础的关于火药确切起源的争论。科学和技术历史学家伯特·S·霍尔指出，“然而，不言而喻的是，那些有偏见的历史学家，或者仅仅有自己的目的要达到的人，可以在这些术语的丛林中找到丰富的素材。”[77]
火药历史的另一个主要争议领域是关于火药的传播。尽管文学和考古证据支持火药和起源于中国，但火药技术从中国传到西方的方式仍在争论中。[73] 人们不知道为啥火药技术在欧亚大陆的迅速传播只用了几十年，而其他技术如纸张、指南针和印刷术在发明于中国后几个世纪才传到欧洲。[27]
修复磨坊中的边缘跑者磨坊 /照片由 Ukexpat 拍摄，哈格利博物馆，维基共享资源
对于最强大的黑火药，使用木炭粉。用于此目的的最佳木材是太平洋柳树，[79] 但其他如桤木或山楂也能够正常的使用。在 15 至 19 世纪的英国，桤木山楂木炭非常受火药制造的青睐；美利坚联盟国使用了棉木。[80] 这些成分被减少到尽可能小的颗粒大小，并尽可能亲密地混合在一起。最初，这是用研钵和杵或类似工作的冲压磨坊完成的，使用铜、青铜或其他不产生火花的材料，直到被旋转球磨机原理所取代，使用不产生火花的青铜或铅。历史上，在英国使用大理石或石灰石边缘跑者磨坊，在石灰石床上运行；然而，到 19 世纪中期，这已经改变为带有铁鞋的石轮或在铁床上运行的铸铁轮。[81] 在研磨过程中，用酒精或水将混合物弄湿，以防止意外点火。这还有助于极易溶解的硝石混入高比表面积木炭的微观缝隙中。
1642 年由查理一世下令建造的旧火药或粉末仓库。北艾尔郡，苏格兰，伊尔文 /照片由 Rosser1954 拍摄，维基共享资源
大约在 14 世纪末，欧洲的火药制造商开始在研磨过程中加入液体，以改善混合效果，减少灰尘，由此减少爆炸风险。[82] 火药制造商随后将得到的湿火药糊，称为磨坊蛋糕，塑造成颗粒，或颗粒，以供干燥。不仅颗粒化的火药由于其减少的表面积而保存得更好，炮手还发现它更强大，更容易装入。不久，火药制造商通过将磨坊蛋糕通过筛子而不是手工颗粒化火药来标准化这一过程。
这一改进基于减少高密度组成的表面积。在 19 世纪初，制造商通过静态加压进一步增加了密度。他们将潮湿的磨坊蛋糕铲入一个两英尺见方的盒子中，将其置于螺旋压机下，将其体积减少到其一半。 “压蛋糕” 的硬度类似于板岩。他们用锤子或滚筒将干燥的板状物破碎，并用筛子将颗粒按不一样的等级分类。在美国，从拉瓦锡那里学到了这门手艺的尤利西·伊雷内·杜邦，将干燥的颗粒在旋转的桶中翻滚，以使边缘变圆，增加在运输和搬运过程中的耐用性。（在运送过程中，尖锐的颗粒会变圆，产生细小的 “粉末灰尘”，从而改变燃烧特性。）
另一个进步是通过在加热的铁制蒸馏器中蒸馏木材来制造窑炭，而不是在土坑中燃烧木材。控制温度会影响成品火药的威力和一致性。1863 年，为应对印度硝石的高价，杜邦的化学家开发了一种使用碳酸钾或开采的氯化钾将丰富的智利硝酸钠转化为硝酸钾的过程。[83]
第二年（1864 年），位于英国坎布里亚的盖特贝克低火药厂开始采用基本相同的化学工艺生产硝酸钾。[84] 如今，这被称为 “Wakefield 过程”，以企业所有者的姓氏命名。它将使用来自德国马格德堡附近的斯塔斯福尔特矿的氯化钾，这种氯化钾最近以工业数量供应。[85]
1840 年德黑兰附近的一座火药库的绘图。火药在纳迪尔战争中被普遍的使用。/维基共享资源
“黑火药” 这个术语是在 19 世纪末首次在美国使用的，主要是为了区分以前的与新的无烟火药和半无烟火药。半无烟火药的体积特性与黑火药相近，但烟雾和燃烧产物显著减少。无烟火药具有不一样的燃烧特性（压力与时间），可以产生更高的压力和每克所做的功。这可能会破坏为黑火药设计的旧武器。无烟火药的颜色从棕色到黄色到白色不等。大多数半无烟火药在 1920 年代停止生产。[88][89][90]
硝酸钾在体积和功能方面都是最重要的成分，因为燃烧过程从硝酸钾中释放氧气，促进其他成分的快速燃烧。[91] 为减少静电意外点火的可能性，现代颗粒通常涂有石墨，以防止静电荷的积聚。
木炭不是由纯碳组成的；它是由部分热解的纤维素组成的，木材没有完全分解。碳与普通木炭不同。虽然木炭的自燃温度相比来说较低，但碳的自燃温度要高得多。因此，含有纯碳的黑最多只能像火柴头一样燃烧。[92]
烟火技师采用的黑火药标准配方早在 1780 年就已确定。按重量比例为 75% 硝酸钾（也称为硝石或硝石），15% 软木炭和 10% 硫。[81] 这些比例几个世纪以来因国家而异，并能根据火药的用途进行一定程度的调整。例如，用于采石爆破作业的黑火药，不适合在中使用，但足以用于爆破岩石，被称为炸药而不是标准比例的火药，其比例为 70% 硝酸盐、14% 木炭和 16% 硫；炸药可以用更便宜的硝酸钠替代硝酸钾，比例可能低至 40% 硝酸盐、30% 木炭和 30% 硫。[93] 1857 年，拉莫特·杜邦解决了使用更便宜的硝酸钠配方的主要问题，当时他获得了杜邦 “B” 炸药的专利。按照通常的方式从压蛋糕制造颗粒后，他的工艺将粉末与石墨粉一起翻滚 12 小时。这在每个颗粒上形成了石墨涂层，减少了其吸收水分的能力。[94]
石墨的使用和硝酸钠都不是新的。早在 1839 年，就已接受用石墨给火药颗粒上光的技术，[95] 而且多年来一直在秘鲁使用基于硝酸钠的炸药，使用在塔拉帕卡（现属智利）开采的硝酸钠。[96] 此外，在 1846 年，西南英格兰建了两座工厂，使用这种硝酸钠制造炸药。[97] 这个想法很可能是由在合同结束后返回家乡的康沃尔矿工带来的。另一个说法是，植物猎人威廉·洛布在南美洲旅行期间认识到了硝酸钠的可能性。拉莫特·杜邦可能知道石墨的使用，也可能知道西南英格兰的工厂。在他的专利中，他小心翼翼地声明他的主张是将石墨与基于硝酸钠的火药结合起来，而不是针对这两种单独的技术。
1879 年的法国战用火药使用了 75% 硝石、12.5% 木炭、12.5% 硫的比例。1879 年的英国战用火药使用了 75% 硝石、15% 木炭、10% 硫的比例。[98] 英国康格里夫火箭使用了 62.4% 硝石、23.2% 木炭和 14.4% 硫，但英国 Mark VII 火药被改为 65% 硝石、20% 木炭和 15% 硫。配方的广泛多样性与用途有关。用于火箭的火药可以使用较慢的燃烧速率，因为它会加速弹丸较长时间——而燧发枪、帽锁枪或火绳枪等武器的火药需要更高的燃烧速率，以在更短的距离内加速弹丸。大炮通常使用燃烧速率较低的火药，因为大多数大炮如果使用燃烧速率较高的火药会爆炸。
15 世纪欧洲使用的原始干混合火药被称为 “蛇形火药”，可能是指撒旦[52] 或者是指使用它的常见火炮。[99] 这些成分用研钵和杵一起研磨，也许要研磨 24 个小时，[99] 得到一种细粉。在运输过程中振动可能会导致成分再次分离，需要在战场上重新混合。此外，如果硝石的质量低（例如，如果它被极易吸湿的硝酸钙污染），或者如果火药仅仅是旧的（由于硝酸钾的轻微吸湿性），在潮湿天气中它可能需要重新干燥。在战场上 “修理” 火药的灰尘是一个主要的危险。
在火药制造技术取得文艺复兴时期的进步之前，装填大炮或迫击炮是一种熟练的艺术。随意或过紧地装填细粉会导致燃烧不完全或太慢。通常，大炮后膛的装填室只装填大约一半，蛇形火药既不太紧也不太松，用木塞敲进去，将装填室与炮管隔开，然后放置弹丸。需要仔细确定一个空隙，以便装药能够有效燃烧。当大炮通过点火孔发射时，初始表面燃烧产生的湍流会使其余的火药迅速暴露在火焰中。[99]
更强大、更易于使用的颗粒化火药的出现改变了这一程序，但蛇形火药一直使用到 17 世纪，用于旧式火炮。[100]
为了使推进剂快速有效地氧化和燃烧，可燃成分必须减少到尽可能小的颗粒大小，并尽可能充分混合。然而，一旦混合，为了在中获得更好的效果，制造商发现最终产品应该以单独的密集颗粒形式存在，这些颗粒能够迅速将火焰从一个颗粒传播到另一个颗粒，就像稻草或树枝比锯末堆更容易着火一样。
由于在混合和挤压成颗粒以保持混合物时，干燥的粉末成分必须混合并粘合在一起，因此在减少颗粒大小和混合时，成分通常是潮湿的，通常用水。1800 年以后，代替手工或用筛子成型颗粒，将潮湿的磨坊蛋糕在模具中加压，以增加其密度并挤出液体，形成压蛋糕。加压所需的时间因条件而异，如大气湿度。这种坚硬、密集的产品再次被破碎成小块，然后用筛子分离，以生产出每种用途的均匀产品：用于大炮的粗颗粒，用于火枪的较细颗粒，以及用于手枪和引火的最细颗粒。[100] 颗粒过细的火药常常会导致大炮在弹丸移动到炮管之前就爆炸，这是由于初始压力峰值过高。[101] 为罗德曼 15 英寸大炮制造的巨无霸火药，其颗粒较大，将压力降低到普通大炮火药产生压力的 20%。[102]
在 19 世纪中期，测量结果表明，黑火药（或紧密堆积的火药）内部的燃烧速率约为 6 厘米/秒（0.20 英尺/秒），而从颗粒到颗粒的点火传播速率约为 9 米/秒（30 英尺/秒），快了两个数量级。[100]
1856 年 7 月费城发生的一起火药爆炸事件的印刷品 /大费城百科全书，知识共享
现代颗粒化首先将细黑火药粉压缩成固定密度（1.7 克/立方厘米）的块。[103] 在美国，火药颗粒被指定为 F（细）或 C（粗）。颗粒直径随着 F 的数量增加而减小，随着 C 的数量增加而增大，从大约 2 毫米（0.08 英寸）的 7F 到 15 毫米（0.6 英寸）的 7C。对于口径大于约 17 厘米（6.7 英寸）的火炮，还生产了更大的颗粒。托马斯·罗德曼和拉莫特·杜邦在美国内战期间开发的标准杜邦巨无霸火药，其颗粒平均直径为 0.6 英寸（15 毫米），在抛光桶中将边缘磨圆。[102] 其他版本的颗粒大小如高尔夫球和网球，用于 20 英寸（51 厘米）的罗德曼炮。[104] 1875 年，杜邦为大型火炮推出了六角形火药，使用带有小中心孔的成型板进行压制——直径约为 1.5 英寸（3.8 厘米），像马车轮螺母一样，随着颗粒燃烧，中心孔扩大。[105] 到 1882 年，德国制造商也生产了类似大小的六角形颗粒火药，用于火炮。[105]
到 19 世纪末，制造集中在标准等级的黑火药上，从用于大口和霰弹枪的 Fg，到中等和小口径武器（如火枪和燧发枪）的 FFg，再到小口和手枪的 FFFg，以及最细的 FFFFg（用于极小口径、短手枪，最常见的是燧发枪的引火）。[106] 用于军事火炮空包弹的较粗颗粒被指定为 A-1。这些等级是通过一系列筛子进行分类的，尺寸过大的颗粒保留在每英寸 6 根线 根线的筛子上，Fg 保留在每英寸 14 根线的筛子上，FFg 保留在每英寸 24 根线的筛子上，FFFg 保留在每英寸 46 根线的筛子上，FFFFg 保留在每英寸 60 根线的筛子上。超细颗粒 FFFFFg 通常被重新加工，以最小化爆炸性粉尘的危害。[107]
在英国，主要的军用火药被分类为 RFG（细颗粒步枪火药），直径为一到两毫米，以及 RLG（大颗粒步枪火药），颗粒直径在两到六毫米之间。[104] 火药颗粒也能够准确的通过筛网尺寸进行分类：BSS 筛网尺寸，即最小的筛网尺寸，没有颗粒能够通过。公认的颗粒尺寸为火药 G 7、G 20、G 40 和 G 90。
由于美国古董和复制品庞大市场，自 20 世纪 70 年代以来，开发了像 Pyrodex、Triple Seven 和 Black Mag3[108] 这样的现代火药替代品。这一些产品不应与无烟火药混淆，旨在减少残留物（固体残留物），同时保持传统的体积测量系统用于装药。然而，这一些产品声称的低腐蚀性一直存在争议。针对这一市场，还开发了新的黑火药清洁产品。[106]
除了黑火药，还有别的历史上重要的火药类型。 “棕色火药” 被引用为由 79% 硝石、3% 硫磺和 18% 木炭组成，每 100 克干粉中含约 2% 水分。棱柱形棕色火药是一种大颗粒产品，罗特魏尔公司在 1884 年在德国推出，随后不久被英国皇家海军采用。法国海军采用了一种细颗粒、3.1 毫米、非棱柱形的火药，称为慢燃烧可可粉（SBC）或 “可可粉”。这些棕色火药利用低至 2% 的硫磺以及未完全炭化的黑麦秸秆制成的木炭，逐步降低了燃烧速率，因此呈现棕色。[105]
Lesmok 火药是杜邦公司在 1911 年开发的一种产品，[109] 是当时工业中几种半无烟火药之一，含有黑火药和硝化纤维素火药的混合物。它主要卖给温彻斯特公司等，用于 .22 和 .32 小口径。它的优点是当时被认为比当时使用的无烟火药的腐蚀性小。
直到 20 世纪 20 年代，美国才明白腐蚀的实际来源是氯酸钾引发剂中的氯化钾残留物。黑火药产生的大量残留物更好地分散了引发剂残留物。未能通过分散来减轻引发剂腐蚀，造成了硝化纤维素基火药导致腐蚀的错误印象。[110] Lesmok 具有一些体积，用于分散引发剂残留物，但比纯总体积略少，因此就需要较少的枪管清洁频率。[111] 它在 1947 年由温彻斯特公司最后一次销售。
使用硝化纤维素火药而不是黑火药装填的燧发枪复制品的枪管爆裂 /照片由 Bullenwächter 拍摄，维基共享资源
19 世纪末无烟火药（如柯达火药）的开发创造了对易燃引药的需求，例如火药。然而，传统火药中的硫含量导致了柯达火药 Mk I 的腐蚀问题，这导致了一系列无硫火药的引入，这些火药的颗粒大小各不相同。[44] 它们通常含有 70.5 部分硝石和 29.5 部分木炭。[44] 与黑火药一样，它们以不同的颗粒大小生产。在英国，最细的颗粒被称为无硫粉状火药（SMP）。较粗的颗粒被编号为无硫火药（SFG n）：例如 “SFG 12”、“SFG 20”、“SFG 40” 和 “SFG 90”；其中的数字代表最小的 BSS 筛网尺寸，没有颗粒能够通过。
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