明代后期火药配方的异彩纷呈,与当时火药配制工艺的严密细致是分不开的。《军资乘·制火器法》中,详细记载了硝、硫、炭的提炼与火药配制的多种工艺规程。在按规定的工艺规程,将硝、硫、炭提炼和精选后,再由工匠进行细心的配制。工艺规程主要有四:其一是把硝、硫、炭三种原料分别碾成粉末;其二是按所配火药的要求,把三种粉末秤准分量,配好比例,放入木臼中混合拌和,再加入少量的淡水或烧酒,将混合物拌和成湿泥状态,并用木杵反复捣碾成千上万次,使之充分均匀细腻,尔后取出晒干;其三是对成品进行取样检查,对不合格的制品再反复捣碾,直到合格为止;其四是用不同网眼的箩筛,筛选不同规格的药粒,分别供各种火器使用。这种选炼原料和配制火药的工艺规程,是自宋代以来经过不断改进后形成的,一直沿袭至19世纪中叶。
《武备志》不但记载了众多的火药配方及其配制工艺,而且还对有关火药的发火机制和组配原理,进行总结,使之上升为理性的认识,形成中国古代火药的理论体系。基本内容有三:
其一是用君、臣、佐使的关系,比喻硝、硫、炭在火药中的地位。《火药赋》中说:“虽则硝、硫之悍烈,亦藉飞灰而匹配,验火性之无戒,寄诸缘而合会。硝则为君而硫则臣,本相须以有为……亦并行而不悖,唯灰为之佐使。”其意是说,硝在火药的三种成分中起主导作用,因而称其为君,硫黄性活泼,被称为臣。木炭粉在火药中起助燃作用,被称作佐使。这种喻理方法,在一定程度上揭示了它们各自在火药中所处的主次地位,又说明它们之间必须组配得当,才能在点火燃烧后得火攻之妙。
其二是用文武二臣辅君之理,比喻硝、硫、炭在火药中的配比关系。《火药赋》把硝、硫、炭分别比作君主和文臣、武臣,以论述它们之间的不同配比关系所产生的不同结果,认为在正常组配的情况下,文武二臣协力辅君,能充分发挥火药的燃烧或爆炸作用。如果组配不当,硝材提炼不纯,则君主地位不突出,火药性能不佳;若火药中硝和炭的含量偏少而硫过多,即君主和武臣偏弱而文臣势大,则火药虽能速爆,但发火不猛;若硝和硫的含量偏少而炭过多,即君主和文臣偏弱而武臣势大,则火药虽能燃烧,但燃速慢而火力弱;若缺少硫或炭,即君主失去文臣或武臣的辅佐,则火药就会因为不能爆炸或充分燃烧而失去作用。
其三是论述了硝、硫、炭在火药中的火攻特性和作用。《火药赋》中所说的“硝性竖”而能直击的现象,是由于火药中的硝在点燃后能产生巨大的推力,将弹丸射至远方,命中目标,所以硝是火药能够直击即射远的关键。所谓“硫性横”能爆击的现象,是由于火药中的硫黄能迅速迸爆炸裂,所以硫黄是火药能够爆炸的关键。上述关于火药理论的研究成果表明,当时的研究者虽然受时代条件和科学发展水平的限制,还无法摆脱古代的“阴阳五行化生”和君臣伦理学说的束缚,因而对某些问题的论述还不免带有牵强附会之处。但是他们对火药诸成分之间的定量和定性分析,对火药的发射、爆炸、燃烧等基本性质的认识,已经敲扣近代火药化学的大门了。