對於這個問題，我們首先要明白早期的火炮為什麼要開始要用銅而不用鐵來鑄造。這是因為人類的歷史的發展來看，在2000多年前對銅的冶煉和加工技術已經非常成熟了，能夠大批次的製造各種青銅武器和工具，隨著冶煉技術的進步，人們發現銅和青銅的在硬度上比不上鐵和鋼，所以後來在武器之中，鐵製和鋼製武器全面替代了青銅武器。

火藥武器出現後，人類第一次具備了化學能轉換為動能的攻擊方式，對於身管火藥武器，特別是火炮來說，以當時人類的冶煉能力生產出來的鐵還含有較多的雜質和氣泡，用於火炮鑄造時非常容易炸膛，這時延展性和韌性都非常好的銅又重新得到了青睞，用銅來鑄造火炮，成為了首選，因此我們現在看見的13、14世紀的早期火炮不論中外，幾乎都是銅鑄造的。

我們再看看後期火炮為什改成鋼鐵鑄造，第一，銅礦的儲量不足以支撐大規模的鑄造火炮武器。

二，銅的價格昂貴，大家都知道，在明朝因為大量白銀流入以前，銅錢是中國古代交易最常用的貨幣，用銅造炮，就是用錢造炮，同樣鑄造一門火炮，一門銅製火炮的價可能是鐵製火炮的幾倍甚至十倍。

三，冶鐵技術和鑄造技術成熟，使得人類可以鍛造出適合火炮使用的鋼鐵，鑄造出的火炮的引數也能夠達到銅炮的要求並慢慢超越，從此，銅炮慢慢的退出了歷史舞臺，鋼鐵慢慢的主導了人類的戰爭方式，鋼鐵產量也成為了衡量一個國家的綜合國力和戰爭潛力的重要標準之一。

近代以來鐵炮逐漸取代銅炮，最主要的原因是：

1）鐵比銅便宜。明朝以來銅的價格一般是鐵的五倍。

2）鐵比銅硬度大、熔點高。鐵的莫氏硬度:4-5，銅的莫氏硬度:2.5-3。鐵的熔點1538攝氏度，銅的熔點1083.4度。連續發射炮彈後，因火藥溫度導致銅管發紅，此時鐵管還不發紅，鐵管可以發射更多炮彈、壽命更長。

鐵炮的工藝更難！

鐵的熔點更高，鑄造起來更難。

古代鑄鐵的質量不高，雜質太多，特別是硫，鑄出來的鐵炮砂眼缺陷太多，反而不如銅炮堅固，容易炸膛。

要把鑄鐵的質量提高，需要用高質量焦碳鍊鐵。

中國南宋就出現了焦碳，但應用不廣。

西歐在清朝之前沒有合格的鑄鐵技術，基本都是鍛打。

1709年，英國人才開始用焦碳鍊鐵，此時歐洲的鑄鐵技術超過中國。

也就是說歐洲在清朝乾隆年間才開始推廣鐵炮。

明朝末年透過澳門的葡萄牙人購買了紅夷大炮，清朝改稱紅衣大炮，是青銅炮，樣式是歐洲前裝滑膛加農炮。

紅衣大炮的炮口銅厚是內徑的一半，炮尾直徑是炮口內徑的三倍。

炮口內徑比炮彈直徑大十分之一，藥徑比炮彈直徑小十分之一。

這個比例關係，清朝一直沿用到鴉片戰爭。

紅衣大炮的準頭極差，清朝炮兵大部分不懂炮表，好一點的憑經驗瞄準，差一點的就是亂放炮。

西方在牛頓以來，對萬有引力、拋物線運動及解析幾何的研究已非常成熟，有專門的炮彈軌跡研究做出來的炮表，方便炮兵瞄準。

以前都是用粘土鑄炮，鑄的還是空心的，難度大，質量差。

1707年，英國人發明那個了砂型鑄造，提高了鑄鐵質量。

1758年，英國人開始用砂型鑄造法制造加農炮。

1714年，瑞士人莫茲利發明了實心鑽膛技術。只需要鑄造一個實心的鐵柱，用臥式鏜床，轉動鐵柱來鑽鏜，而不是轉動車刀，提高了加工精度。

炮的內徑可以做到僅比炮彈直徑大20分之一，火藥更能發揮威力。

隨後發生工業革命。

1793年，英國皇家海軍全部採購砂型鑄鐵和實心鑽膛的鐵炮。

從此，鐵炮成為主流。

炮的出現，我們要追尋火藥和黑火藥發明的時間和應用。

歷史記錄火藥的發明是古代煉丹道士無意發現的，主要用於煉丹，煉丹興盛於秦朝，由秦始皇追求長生不老靈丹推動。

實際上道家用火藥煉丹救人和增加人壽命的初衷，與後來火藥改良創新，用於戰爭殺人是相反關係。

鐵炮的應用興於宋朝，宋朝的鐵炮領先當時世界(當時別國還沒有炮的概念)。

銅炮一直沒有進入戰爭主流，鐵炮取代銅炮是自然而然的事。

《武器 和 戰 爭 的 演 變 》 中 載 :進 入 18 世 紀 ，歐洲各國都大規模擴建海軍，使得艦炮的需求暴增 。因為鐵的成本只及銅的五分之一 ，所以鐵炮逐漸替代了青銅炮 ，成為各國戰艦的標準裝備。但是 ，直到 19世紀中葉以前 ，在炮的製造上，除了海軍重炮外 ，青銅炮和黃銅炮始終以優勢壓倒了鑄鐵炮 。原因是鐵質炮管過於脆弱 ，無法承受更大的爆炸力 ，更好地鑄造合金 ，日益提高的在 炮管內壁膛孔的專門技術 ，使精度更高 、強度更大的青銅或黃銅炮管成為鐵質炮管的替代物 。

《從 早期迄至1850年歐洲的鑄炮技術及鑄炮工匠 》中 說 :1816 年英國大口徑鑄銅炮被宣佈禁止 ，只有小 口徑如 12、9、6、3磅彈炮還在鑄造。 迄至 1793 年英國海軍用火炮已全部改用鐵炮 ，實心鑽膛。

中國史料《四庫全書 ·欽定大清會典》中載 :凡制 造火器 ，大者日炮，重自560斤至7000斤，輕自390斤至27斤。

《中國青銅銃炮總敘》中講 :從元代至明正德時期 ，這是中國傳統銃炮的發生、發展期 ，其時青銅銃炮佔據主流 ;第二階段 ，從明嘉靖時期至清末 ，主要是仿造歐洲傳來的銃炮 ，其時由於鐵製銃炮的發展 ，青銅銃炮漸趨衰落，最終被淘汰。

1840年前後 ，為抵禦英人 ，趕造了一些重炮 ，皆是康熙紅衣炮的舊制 ，不同的是 ，多以鑄鐵造。其時也仿康熙舊制，鑄造了較輕的銅炮 。以上東西方史料反映出 ，l9 世紀中葉以前 ，東西方戰艦上的 400 斤以上的重炮都是鐵炮，400斤以下的小炮中銅炮比例甚大。至於中英雙方的岸炮，鐵炮已成壓倒性優勢。

鐵炮為什麼取代了銅炮？火炮從出現發展到現在經歷了很長的時間。從開始的銅炮發展到最終的鐵炮，可以說是隨著戰爭的發展和人類技術的進步以及其他一些客觀條件下的最終選擇。

熟悉歷史的人都知道，在人類歷史的發展程序中，銅是人類最先使用的一種金屬。在冶鐵技術發達以前，不論是日常生活中和祭祀中所用的器皿，還是戰爭中所用的兵器，都是以銅器為主。早在春秋戰國時期，我國的銅冶煉技術就達到了非常高的高度，用銅製作各種器物可以說已經是非常普遍。

雖然說人類掌握冶鐵技術也比較早，但當時得到的鐵大部分都是從隕石中提煉的，因此鐵有時候比黃金還貴。雖說隨著技術的進步，人們找到了鐵礦，開始冶鐵。但由於鐵的熔點比銅高，加上鐵礦中的雜質比較難以去除，人們得到的大部分都是生鐵，只能用於農具和一般物品的打造。

等到火炮出現的時候，雖說人們已經掌握了很高的冶鐵技術，但由於火炮是靠火藥的燃燒產生瞬間強大的膛壓來推動彈丸從炮膛裡發射的，當時的冶鐵技術所產的鐵達不到火炮發射彈丸的要求，不是炸膛就是還沒發射幾發就開裂，導致火炮報廢和傷人。而人類已經掌握的冶銅技術生產出來的銅已經比較純淨，再加上銅具有很好的延展性，很好的滿足了當時火炮的要求，因此限於技術條件的限制，早期的火炮只能使用銅來鑄造。

雖說後來隨著技術的進步和冶鐵業的發展，用鐵鑄炮已經不是問題，但還是存在著許多問題，導致鐵炮的生產不能大規模進行。早期鐵炮和銅炮的鑄造一般使用的是模具來製造。造銅炮用鐵模就可以，而且生產速度快。鐵炮就不行了，早期由於技術原因，只能用沙模或泥模，這樣的話僅僅一個模具從製作到徹底陰乾，都需要好幾個月，不僅如此，一個模具還只能使用一次，而且還容易在炮膛上出現沙眼，形成廢炮。

另一個原因就是冶鐵技術不過關，即使造出來的鐵炮能用，也是體積龐大，移動困難。還有就是鐵炮容易生鏽，保養不便。所以，早期由於銅炮鑄造容易，體積小，火炮還是以銅炮為主。

雖說銅炮在早期由於技術和鑄造容易的特點被廣泛應用，但銅炮並不是沒有缺點，這也使得隨著冶鐵技術的不斷進步，從而被鐵炮取代。銅炮的主要缺點有：

一是隨著火藥技術的不斷進步和戰爭對火炮射程的要求提高，銅炮已經不能適應戰爭的需求

火藥從粉末狀發展到顆粒狀，大大提高了火藥的燃燒程度，這導致同等分量的火藥發熱量更大，產生的膛壓更高。我們都知道銅具有很好的導熱性和延展性格，最主要的是銅的熔點低，發熱量的增大導致銅炮發射不了幾發炮彈就會導致火炮過熱，只能停止射擊使火炮散熱，不然火炮就會變形或者炸膛。

二是銅太貴，而且銅礦少也促使人們要尋找銅的代替品

雖說銅炮在早期比鐵炮有優勢，但銅炮最致命的缺點就是銅炮的造價太高了。尤其是在我國曆史上的東亞地區更是如此，因為東亞國家都是把銅作為貨幣的，鑄造銅炮就等於拿錢堆，耗費的金錢太多了。

另外不管是我國還是歐洲，都不盛產銅，銅礦的稀少，導致銅價的高昂，這樣的話，鑄造銅炮要用大量的銅，也就導致火炮造價高昂。另外，銅比鐵重，儘管當時相同口徑的銅炮看上去比鐵炮小，但比鐵炮重多了，越大的銅炮越重，移動也是不方便。

隨著冶鐵技術的不斷進步，特別是工業革命的興起，冶鐵已經不是作坊式的模樣，產量更高，技術更高好的大型鍊鐵鍊鋼廠的出現，使得鋼鐵的價格越來越便宜，產量也越來越高，這為鐵炮取代銅炮創造了條件。

相比銅來說，鐵礦分佈廣，大型鍊鐵廠的存在降低了鋼鐵的價格，冶鐵技術的進步使所生產的鐵也越來越好，在此基礎上，苦於銅的昂貴，人們把鑄造火炮的目光最終瞄準到了鐵上。特別是合金鋼的出現，使造出來的火炮不僅比銅炮體積小，重量輕，更主要的是價格和效能已經遠遠不是銅炮所能比擬的。

隨後隨著工業革命的不斷髮展，用鐵造炮的技術也越來越先進和成熟，鐵炮的效能比銅炮也越來越好，價格更是比銅炮低，這麼多有點出現在鐵炮上，出於經濟和現實的考慮，基本上可以說鐵炮更符合人們的需求。因為火炮畢竟是應用於戰爭的，能夠大量製造，價效比高，效能優良才符合戰爭的需求。所以，最終鐵炮由於價格，效能等有利條件，最終取代了銅炮。

要理解鐵炮為何取代銅炮，就要先理解最初為什麼流行銅炮。

在最早發展身管型火器的中國，最原始的身管型火器是南宋時期的突火槍和宋金、金元交戰時的梨花槍，使用的是竹木身管。這種身管壽命極短且無法裝填太多、燃燒力太大的發射藥，射程近、威力小，註定只是個過渡產品。此後在元末明初火銃、火炮開始流行，最初的火炮以生鐵鑄造的較多，銅製的反倒較少，但很快就倒了過來，變成了銅炮多、鐵炮少，一直持續到太平天國戰爭中葉都是如此。

1、元末張士誠鑄造的鐵火銃

之所以如此，是因為早期鑄鐵炮採用的是傳統單室冶鐵工藝，炮身鐵質為生鐵，由於鐵的熔點很高，傳統熔鑄技術又忽視空氣、雜質等條件，結果生鑄鐵炮身遍佈氣孔，粗糙不堪，使用一段時間後就要進行蒸洗之類保養，否則精度、射程都會急劇下降。且這樣的炮身因為雜質和氣孔、以及身管材質不均勻等問題，使用中極易炸裂。鴉片戰爭時廣東水師提督關天培視察虎門炮臺，親自檢視鑄造完成不久的二千斤鐵炮，結果發現有的炮身氣孔可以倒進去一大碗水，這樣的炮，很多炮手用起來都提心吊膽，惟恐炸裂傷到自己，威力、精度、射程更是隻能聽天由命。

相反，熟銅、青銅熔點低，延伸性好，可以很容易地鑄成均勻的身管，用銅鑄造的小型炮身管光滑，精度良好，如果增大重量，還可不用鐵炮必用的炮箍等，加上銅不易生鏽，保養十分方便。1852年，太平軍打到湖南嶽州，意外發現了清初吳三桂埋下的大量重型銅炮，遂用於和清軍作戰，居然獲得火力優勢——如果吳三桂當年埋下的是生鐵鑄炮，恐怕只能當廢鐵拿去換糖了。

清前期“武成永固大將軍”銅炮，是長身管的加農炮

但銅炮的問題有兩個，一是十分笨重，因為銅質不耐高溫高壓，必須增大身管厚度才能保險；二是價格昂貴，同樣是和太平軍作戰，清將勝保攻打太平軍將領李來芳守衛的山東高唐州，久攻不下，就申請經費鑄造八千斤熟銅大炮，結果勉強鑄成兩門，僅把城牆轟開一個豁口，兩門炮中一門就被太平軍用地道術破壞，另一門不小心陷入淤泥，後又因裝填火藥過多而炸膛，這兩門炮花了幾個月時間和重金才得以鑄成，因此咸豐皇帝十分心疼，等勝保打報告要求再鑄兩門一萬二千斤熟銅大炮時咸豐直接把勝保撤職查辦了，繼任的僧格林沁改用“圍三缺一”的辦法把太平軍逼出城外追擊，再沒敢動申請鑄造萬斤銅炮的念頭——當時因為通貨膨脹，清廷連銅錢都改造“一文當千”的了。

國外身管火炮也經歷過生鑄鐵-銅炮的發展過程，到了15世紀最好的歐洲大炮幾乎都是青銅鑄造的，如奧斯曼土耳其用於攻陷“不落之城”君士坦丁堡的“烏爾班大炮”（由匈牙利人發明鑄造），就是巨型青銅炮。

“烏爾班大炮”是一種使用生鐵彈丸的巨型青銅炮

但進入工業革命時代後歐洲冶金和鑄造技術大發展。1783年英國人亨利.柯特首創用煤鍊鐵，提高了熔鍊溫度，此後英國又發明攪拌冶鐵法Puddling furnac即普林德冶鐵法，使用反射爐（reverberatory）原理冶煉雜質很少的高溫熟鐵，用這種方法制成的鐵炮炮身光滑，精度良好，且堅固耐用，保養方便，價格也遠比銅炮便宜，而且幾百斤重的新式鐵炮，其威力相當於幾千斤甚至上萬斤的銅炮。到了19世紀初，英、法等歐洲強國普遍用這種普林德法冶鐵製成的鐵炮，取代了昂貴笨重的銅炮，當時歐洲列強的火炮，主要由長身管、前膛裝填，發射實心彈的加農炮，和短身管、後膛裝填，發射爆炸彈的榴彈炮/山炮/野炮組成，前者用於攻城和海戰，後者用於野戰。

畢乃爾炮隊

鴉片戰爭時期這兩種新式洋鐵炮開始出現在中國戰場，但當時中國軍隊僅零星使用，仿製則因技術等問題很難鋪開，直到太平天國戰爭前期，西式前膛加農炮（當時俗稱“洋莊”）才開始在中國軍隊中普遍使用，曾國藩組建湘軍時在湖南湘潭設廠造戰船，成建制裝備了從廣東和香港購買的“洋莊”。至於西式榴彈炮和山野炮（當時俗稱“洋炮”或“開花炮”），則要更晚一些，到1860年太平天國第一次攻打上海時，才由美國人華爾Frederick Townsend Ward統率的中西合璧僱傭軍“常勝軍”首次在中國軍隊中成建制裝備，此後抵達上海的李鴻章淮軍聘請了法國軍官畢乃爾（後來在中國娶妻生子，加入中國籍並終老合肥）組建“畢乃爾炮隊”，裝備進口的“開花炮”，這才有了第一支成建制裝備西式後膛鐵炮的純中國軍隊（畢乃爾既然入籍就算中國人了）。

同治初年的上海製造局。成堆的實心圓形鐵炮彈是裝填前膛“洋莊”的，而那門很像炮的東西其實是當時很時髦的“格林連珠炮”，即使用手搖原理實現連發的加特林機槍。

即便如此銅炮在冶金技術落後的中國仍然存在了相當長時間。1884年8月中法馬江海戰，中國福建水師艦船參戰11艘，其中9艘被擊沉，三等炮艦“伏波”和“藝新”倖免，後者是馬尾船廠建造的實驗船，其上就裝備了3門用於探索國產化造炮出路的新式小型火炮，這3門炮就是銅炮，而其它中國艦艇上裝備的都是進口或國產的新式鐵炮

中法馬江海戰中，中國軍艦仍有裝備銅炮的

確切地說不是鐵炮取代了銅炮，而是鋼炮取代了銅炮。鋼有3個銅無法取代的優點：1、鋼的耐膛壓能力更強；2、銅身管沒辦法拉膛線，因為很快就會磨平，鋼身管不會；3、鋼炮炮管更薄，更輕便。

其實人類在用鐵這種金屬取代銅炮這件事上擁有天然的動力，原因就是鐵比銅要便宜得多，而隨著金屬冶煉和鑄造技術不斷進步，廉價的鐵炮擁有越來越高的價效比。但鐵的熱處理工藝相較銅是其實是相當複雜的，很長一段時間內，人們都無法解決鐵中硫、磷等雜質的問題，而這些恰恰是雜質對鐵的機械效能有致命的影響。而且鐵由於更差的延展性，在高膛壓的火藥燃氣的衝擊下極容易發生斷裂甚至炸膛。如果用銅來鑄造，雖然同樣存在雜質、沙眼，但銅的延展性更好，在受到高膛壓時會以塑性形變來承受，這樣就避免了炸膛。世界上早期出現的火炮幾乎全部是青銅炮，比如世界現存最早的火炮——國博儲存的至順三年的元代火炮就是一門青銅炮，出土的明代早期的盞口炮和手銃均為銅製。

世界現存最早的一門火炮，是中國元朝至順三年生產的一門青銅炮

當然在火炮出現後相當一段時間內都是鐵炮和銅炮共存的狀態。對於射程較遠口徑較大的野戰加農炮，歐洲一般都採用銅來製造，紅夷大炮傳入中國後，中國搞出了成本折中的鐵心銅體炮，堪稱加農炮中的小米（價效比之王）。

鐵心銅體工藝製造的神威無敵大將軍

隨著火炮威力不斷增大和金屬冶煉技術的進步，到了18-19世紀，歐洲開始在海軍炮和要塞炮上使用鑄鐵製的加農炮。這是因為在不強調機動性的情況下可以把火炮身管做的更厚，這樣使用鐵製身管也沒有什麼問題。像英國皇家海軍勇士號戰列艦上使用的68磅炮就是鑄鐵炮，幾乎是後裝填的阿姆斯特朗線膛炮服役前威力最大的火炮。

英國皇家海軍的68磅炮

但最終將銅炮徹底比下去的還得是鋼炮。19世紀後半葉，德國克虜伯公司率先使用坩堝煉製大塊的鑄鋼錠，開啟了大規模工業鍊鋼的浪潮；隨後法國發明瞭平爐鍊鋼法，鋼在前工業時代是一種比銅要昂貴得多的材料，只能少量煉製，到了這個時候成本徹底不是問題了。而鋼的極限耐膛壓的能力較之原來的銅炮要強得多了，銅的延展性在強度更好的鋼面前不值一提。用鋼製成的火炮管壁更薄，節省下來的重量可以用來加長身管。以克虜伯的M1903 75mm火炮為例，30倍徑的炮管只重330kg，發射6.5kg的彈丸（14磅左右），而在南北戰爭時期美國依然在用的M1857 拿破崙12磅銅炮，炮管重達550kg，倍徑僅有14.3。也就是說鋼炮可以用輕得多的炮管把炮彈達到更遠的地方，這優勢不用多說了吧？想想普法戰爭期間法國依然在拿著前裝填的黃銅炮和普魯士的後膛鋼炮對射，下場是多麼的慘。克虜伯火炮隨普魯士軍隊在歐洲的南征北戰，讓歐洲各國紛紛拋棄了傳統的青銅炮或者黃銅炮，開始採用後膛鋼炮。

克虜伯75mm野炮和M1857 12磅拿破崙黃銅炮，炮管厚度對比一目瞭然

當然這裡也有死不低頭的，那就是奧匈帝國。儘管在普奧戰爭中就被普魯士的後膛鋼炮血虐，但奧匈帝國把銅炮當成了情懷，其裝備的銅鋼複合火炮用到了第一次世界大戰期間，原因就是這種炮更便宜，完全忘了普奧戰爭期間德國是怎麼拿克虜伯炮把他們射爆的。所以人類真正淘汰銅炮是在20世紀初了。

奧匈帝國的9cm FK M1875野炮