明朝的冶铁水平和产量可以说是当世第一的，但是炼钢和炼制合金的技术则并不高明，也正是因为明朝人无法突破“材料”的瓶颈，无法冶炼出有更大强度和韧性的金属材料来，才导致明朝的火器和大炮逐渐落后于西方。

孙元化为了提高红夷大炮的威力，当年也是煞费苦心，最后采用铜铁合铸之法，也就是使用铜铁合金铸造红夷大炮，才达到了预期的效果，但是再想更进一步，却是再也做不到了。

孙元化心里是清楚的，如果不能冶炼出更好的金属材料来，也就无法铸造出威力更大，射程更远的大炮，自己对新式火炮的所有构想和设计将都是空想。

面对铸炮材料的瓶颈，或许之前孙元化是想不清楚为什么之前无论如何都难以冶炼出合格的金属的，但是通过朱天启给他的这些冶炼和铸造的专业书籍，如今的他已经找到了之前失败的原因，并且也习得了解决铸炮材料这个难题的方法。

孙元化认识到，自己之前难以冶炼出合适的铸炮材料，问题主要存在于两个方面，其一是燃料，其二是高炉。

明朝人冶炼钢铁，主要使用的燃料是木炭和煤，而在这两种燃料之中，木炭反倒是明朝人更乐于使用的燃料，而煤只是作为木炭不足时的替代品。

造成这种情况的原因就是，明朝人发现，用木炭作为燃料所冶炼出的钢铁成色更好，强度更大，韧性更强，而用煤作为燃料所冶炼出的钢铁则成色很差，强度差，韧性弱，铁性极脆，非常容易发生断裂，用来铸造火器则极易炸膛。