中国从唐代开始就已经将火药用于军事，到南宋时期为了对付北方兴起的蒙古帝国，更是将火药武器发扬光大，这时已经发明身管武器突火枪。但是局限于火药配方威力不足，火器的制造材料多种多样，所以这个时期的火器只能当成辅助武器使用。
火器真正独当一面要从元末明初的农民战争开始，当时为了争夺南中国的控制权，朱元璋和长江中游的陈友谅、下游的张士诚大打出手，因为朱元璋当时实力最弱，没办法只好大量发展火器这种新式武器。
朱元璋利用火器先后打败了各个农民割据势力，赶走了蒙古人建立了明朝。明朝的建立，使我国封建社会发展到了一个新的历史时期。当时，社会经济十分繁荣，农业、手工业和商业极为发达，海外贸易非常活跃，新的生产力和生产关系处在萌动状态，资本主义因素开始萌芽，科学技术进步出现了明显的转机。
所有这些新的进步的因素，为明代的兵器特别是火药、火器发展提供了物质技术基础。加之有明一代，北方长期受到游牧部落贵族统治者的骚扰，东南沿海经常遭受倭寇的侵掠，因此为了巩固边防，抗击外族的进犯，明代统治者十分重视国家武备，对火药、火器尤为重视，朝野上下视火器为御敌长技。在这样的历史背最下，明代的火药、火炮迅速发展起来，出现了我国火药火炮史上的鼎盛时期。
从明初火器作为明军的主要兵种加入作战序列，在永乐年间甚至出现了全火器部队神机营。这时期经过从宋代到明代几百年的摸索，工匠已经可以使用金属作为火器的主要材料，各种身管武器层出不穷，为朱元璋能占领全国立下汗马功劳。
明王朝建立后朝廷对火器的开发并没有停止，在明中期各型武器已经具备近代火器的基本特征，比如火铳具有望山、扳机，火炮具有炮耳、炮架。
在明朝万历时期，广东明军将沉没于珠江湾的荷兰商船打捞出水，发现上面的火炮比自己使用的火炮先进不少，马上上报朝廷开始仿制。这个时期明代科技实力不比西方差多少，所以很快就将这种西方大炮仿制出来，朝廷特命名为红夷大炮，在辽东宁远城打死努尔哈赤的，正是这种仿制的红夷大炮。
红夷大炮威力巨大，但是明朝仿制的火炮还是不如原装的厉害，没办法为了增加威力和射程，只能增大炮身的厚度，这样一来火炮最为重要的机动性就没了。
这也是没办法的事情，火炮外型很好仿制，但是具体铸炮方法和原材料的制造这个靠仿制是学不会啊。明代铸炮的方法还是泥范法，也就是从中国古代使用的翻砂法发展出来的工艺。
泥范法在西周时期就在使用，当时主要用来制作青铜器。泥范法原理十分简单，先用细箩筛制白泥，剔除石子和杂物。然后将调合均匀的泥土拍打成平泥片，等泥片半干后按照所
铸造的火炮的形状制成几大块泥漠，而后晾干，或用微火烘烤，修整剔补范内面的瑕疵，做到尽量光滑，这就成了铸造所用的外范。
然后用相同工艺制作内范，外范分为几个部分，内范是一个整体。但是要比外范要小，和外范相差的尺寸就是大炮的厚度。也是等到里外全都干透，将内范倒置于底座上，再将外范置于内范周围。外范合拢后，用胶泥把外范封死，等到胶泥干透后，再盖上上面封闭的范盖，范盖上至少留下一个浇注孔。
然后就是浇铸了，将融化的青铜溶液沿浇注孔注入，等铁液冷却后，打碎外范和内范，将所铸的火炮取出，经过打磨修整，这就是红夷大炮的制作工艺。
这种工艺不能说不好，泥范法工艺简单，原材料可以就地取材，适合大规模生产。可是泥范法制造青铜器可以，使用温度更高的生铁就不行了。因为泥范在怎么阴干其中也含有气泡，当温度高达上千度的铁水灌进泥范时，其中气泡就会膨胀，这样铸造好的炮身内部就会出现气泡，这对火炮的使用寿命和威力都有不少的影响。
生铁的延展性没有青铜好，加上工艺不可避免的形成砂眼，为了防止炸膛，国产大炮都弄得很重，才有千斤万斤大炮一说。
从海里打捞出来的原版火炮就没有这个原因，当然不是西方生产工艺更先进，只是西方将泥范法改成了失蜡法，大大减少炮身气泡的形成。
马铖也不会西方的失蜡法，但是他会一种更简单、更适合中国国情的工艺，这就是铁范法。
铁范法也叫铁模铸炮法，发明人就是清末的龚振麟。龚振麟是浙江嘉兴县县丞，本来和军火工业八竿子打不着，但是他有个“素有巧思”的名声在外，鸦片战争期间被两江总督裕谦调到宁波军营专门负责铸炮。
当时清朝正在和太平军作战，前线大炮损耗多，需求量极大。龚振麟经过几次试验，终于发明了铁模铸炮法。
铁模铸炮法和泥范法差不多，先用熟铁制造成大小合适的硬模。铸炮时，先将铁模的每瓣内侧刷上两层浆液。第一层浆液是用细稻壳灰和细沙泥制成的；第二层浆液是用上等极细窑煤调水制成的。然后，两瓣相合，用铁箍箍紧、烘热，节节相续，最后浇铸金属熔液。待浇足熔液，冷却成型以后，即刻按模瓣次序剥去铁模，如剥掉笋壳一样，逐渐露出炮身，再剔除炮心内的泥胚胎，膛内自然光滑。
同传统泥模铸炮相比，铁模铸炮的优越性在于铸造出来的炮身品质好，里外表面光滑，不像泥模那样会让炮身产生气泡。再来就是因为不需辛苦涂制泥模等干燥，因此制造速度极快，且不受气候影响。因为模子可以重复使用，生产速度快，产量大，成本可以压得很低。更大的意义在于标准化制造。标准化批量制造出外形、性能几乎完全一模一样的产品，这点对于火炮来说
是至关重要的。
马铖的办法比龚振麟的要先进，马铖看过后世很多穿越，决定采用后世南北战争时使用的身管自紧法。
第一步是和龚振麟一样制作外范。然后用传统泥模铸造法铸成铁制内范，这样就可以用来铸炮了。因为内范也是铁制，所以内部是空心的，两头各有管道用来进水和排水。
炮身这次不用生铁，改用低碳钢。当融化的金属液浇入模具后，金属液便开始慢慢冷却，这时候内模里的水就派上用场了，靠近内模的金属液在水的作用下最先冷却凝结成钢，而在外层的金属液冷却较慢。
因为热胀冷缩的原理，等到整个铸件都冷却完毕后，外层后冷却的部分就会紧紧地箍住内层先冷却部分，这样整个铸件就会产生一个向内紧箍的力，就是有了这个力才使得炮管能够承受更大的膛压。这种内模控制冷却的方法可以有“身管自紧”的效果。
经过身管自紧工艺的身管，使用寿命大为延长，还能大幅度的减少身管厚度，减轻重量，增加火炮的机动性。
当然这只是马铖臆想出来的办法，具体怎么办还需要宋应星去实际操作，马铖可不具备动手能力。
当时马铖将图纸和自己写的铸炮方法交给宋应星，宋应星看了看并没有什么，只是表示要先研究一下。这一研究就研究了三个月，原本马铖已经对能不能产出合格的大炮死心了，没想到这时宋应星送来消息，让马铖来一趟，铸炮的事情有眉目了。
马铖来到铸炮车间正看到宋应星指挥工人在忙前忙后，这老家伙几个月不见胖了不少，马铖为了让老家伙满意，在物质条件上尽可能的满足老家伙，除了将宋应星的两个儿子送去给钱谦益当徒弟，还花了五百两银子从勾栏之中赎了一个清倌人，交给老家伙宋应星糟蹋。
不过有付出就有回报，现在的回报就是宋应星终于给马铖搞出火炮了。
马铖虽然在心中叫宋应星老家伙，但是表面上可不敢有半点不恭敬，因为这个时代讲究天地君亲师，如果你对自己老师不尊敬那基本在社会上没法混了。
马铖还有远大的理想，所以虽然心中骂宋应星老家伙，但还是躬身上前行礼道：“徒弟马铖，拜见老师！”
现在虽然是十二月份，但是因为这里是铸炮车间，里面的温度还是很高的，宋应星擦了擦脸上的汗，看到马铖后说道：“仲和你来了，为师这次终于不负众望，将你的那个铁模铸炮法捣鼓出来，今天就是第一次浇铸，所以让你来看看！”
马铖听宋应星说完大拍马屁：“老师果然天纵英才，徒弟只是个想法，根本没想到能不能成，没想到老师竟然成功了，徒弟真是佩服的五体投地！”
宋应星挥了挥手打断马铖的马屁：“好了，现在稍等片刻，一会儿就要开始最重要的浇铸了！”