冷卻過程中，銅的收縮率大於鑄鐵。冷卻後，銅層對鐵芯產生強大的箍緊力，提高了鐵芯在承受膛壓時的抗拉強度。
另一方面：由於銅層提供了良好的軔性和應力緩衝作用，鐵芯的厚度可以大幅減薄（減少40），同時複合結構的整體抗壓強度反而提升五成。
這使得火炮在保持甚至超越威力的前提下，重量減輕三成，機動性顯著提高。
而且採用鐵芯銅壁工藝製造的火炮，相比全銅炮可節省約 70的銅料，且管壁較薄、重量較輕，鑄造花費也相應減少。
此法透過複合結構實現了效能和成本的最優解，在 17世紀上半葉處於全球領先地位。
例如崇禎十五年使用此法鑄造的“定遼大將軍”
為了這個目標，孫元化幾乎住在了火器廠。他與工匠們同吃同住，在熾熱的溶爐旁揮汗如雨，在冰冷的鐵模前反覆除錯。
失敗了一次又一次，圖紙堆滿了案頭，廢品堆成了小山。他那身官袍，便是無數次親臨一線、與工匠們並肩奮戰的見證，早已不復當初的整潔。
“孫主事，”一位頭髮花白、經驗最豐富的鑄炮老師傅走上前，聲音帶著一絲沙啞的激動，
“四門炮都已檢查完畢，鐵模嚴絲合縫，銅壁澆鑄均勻，無砂眼、無氣孔！鐵胎銅壁結合處也打磨光滑，堪稱……堪稱完美！”
老師傅的手微微顫鬥，他幹了一輩子鑄炮，從未見過如此精良的炮身。
孫元化伸出手，粗糙的手指緩緩撫過炮身那獨特的、由內而外透出的金屬質感。內層是深沉堅硬的鑄鐵，外層則是相對溫潤的銅，兩者在高溫下溶鑄結合，渾然一體。
“孫主事，您看這結合處……”老工匠頭兒老張湊過來，指著炮身中段一處介面，聲音帶著一絲忐忑，
“按您說的法子，鐵芯剛鑄好，還燙得嚇人，咱就趕緊澆銅……這銅汁子跟鐵芯子，真能‘咬’得這麼死？”
孫元化用力按了按那結合部，感受著其下傳來的堅實觸感，臉上露出一絲篤定的笑容：“張師傅，放心！這法子，妙就妙在一個‘趁熱’和一個‘咬合’！”
他指著旁邊一塊冷卻的邊角料斷面，對圍攏過來的工匠們解釋道：
“各位師傅請看此斷口：內裡鑄鐵為芯，性剛，承力之骨也；外層裹銅，性柔，納力之皮也！”
他拿起一塊小鐵片，用力掰了掰，鐵片紋絲不動，卻發出脆響：“尋常鐵炮，便如這純鐵，硬則硬矣，卻少了些回勁。
若炮膛內藥發之猛力驟集，便如以石擊卵，稍有些微砂眼、應力，便要崩裂——此乃往日炸膛之根由！”
又取過那薄銅片，以指彎折數次，銅片彎而不斷：“銅則不然，其性柔而有軔性。咱這鐵芯銅體炮，妙就妙在‘剛柔相濟’！”
他指向炮身，語氣愈發篤定：“藥發之時，膛內雷霆之力，首衝銅層。這銅皮先受其力，柔化之，再散於全炮。
如此一來，鐵芯所受之力便緩了幾分，且勻了幾分，不致於一處受力過巨而崩裂。”
“更有一層，”他加重了語氣，“銅善導熱。炮內藥火之烈，可借銅層速散，不使積於一處而燒炙鐵芯。鐵芯不受驟熱，銅皮緩其猛力，這炮身自然穩如泰山！”
一番話，以工匠們熟稔的“骨”“皮”“剛柔”作比，卻又句句落在器物特性與受力之理上，既通俗曉暢，又透著股子格物致知的道理。
張老頭恍然大悟，拍著大腿：“原來如此！妙！妙啊！主事！您這法子，神了！簡直是魯班爺再世！”
旁邊另一位負責材料的工匠也忍不住插話，臉上帶著精明的笑容：“主事，還有這用料，省大發了！銅多金貴啊！咱這鐵芯銅體的法子，比造純銅炮，足足省下四成的銅料！”
