Чему можно научиться на ошибках Bark River в дизайне и производстве ножей

Введение от редакции

История Bark River — это не только новость о закрытии известного американского ножевого бренда. Это еще и показательный пример того, как ошибки в маркировке стали, проектировании геометрии клинка и обработке поверхности могут ударить по качеству ножа и по доверию покупателей.

В этой статье Larrin Thomas разбирает сразу несколько важных тем: спорную маркировку стали, поломку ножа Bark River Scout в MagnaCut, роль концентраторов напряжений, влияние грубой поверхности после резки, а также дискуссию о коррозионной стойкости MagnaCut и достоверности XRF-проверок. Для ножеделов это хороший инженерный разбор. Для покупателей — полезный материал о том, на что стоит смотреть до покупки ножа. 

YouTube версия статьи

Bark River закрывается

Американская компания Bark River Knives прекращает работу. Ситуация неплохо описана в статье Outdoor Life. Однако в той статье не обсуждается большое число людей, которые теперь открыто заявляют, что Bark River или Майк Стюарт остались должны им деньги за прошлые услуги или поставленные товары.

Поскольку компания уходит с рынка, я решил, что это хороший повод обсудить ошибки, которые она допустила в дизайне и производстве ножей, чтобы другие могли чему-то на этом научиться. Это касается как других ножевых производителей, так и кастомных мастеров. А для покупателей ножей это еще и возможность понять, по каким признакам можно заранее заметить потенциальные проблемы у ножа еще до покупки.

Неверная маркировка стали

Одна из самых громких частей истории с Bark River связана с признанием владельца компании Майка Стюарта, что они закупали произведенные в Китае заготовки клинков, дорабатывали их и наносили на них маркировку CPM-154 и “Made in USA”.

Он также защищал эту практику, заявляя, что по их тестам эта сталь была почти такой же хорошей, как CPM-154, а поскольку они выполняли над каждым ножом “пять операций”, это якобы позволяло считать нож “Made in USA”.

Проверить сталь и решить, что она “почти такая же”, не означает, что ее можно маркировать другим обозначением. Это, на мой взгляд, совершенно базовый момент. Нельзя купить автомобиль, произведенный в Китае, решить, что он работает почти так же хорошо, как Dodge Charger, и просто прилепить на него соответствующий логотип. Это было бы незаконно как с точки зрения товарного знака Dodge Charger, так и в случае с обозначением CPM-154.

Кроме того, Майк Стюарт, похоже, очень слабо понимает, что вообще означает маркировка “Made in USA”. Даже если бы он начал с китайского прутка и изготовил нож полностью сам от начала до конца, ставить маркировку “Made in USA” все равно было бы нельзя. Требовалась бы квалифицированная формулировка вроде “Made in USA from imported materials” или что-то в этом духе.

Но даже это, разумеется, не подходит в ситуации, когда отправной точкой служит уже готовая китайская заготовка клинка.

Но как металлурга меня больше всего раздражает даже не это, а именно искажение информации о самой стали. По всему видно, что им просто было безразлично, что именно за сталь используется, если они могли подобрать такое обозначение, которое, по их мнению, лучше продавалось.

Сломанный Bark River Scout

В 2022 году вышло видео Dutch Bushcraft Knives, где они тестировали нож Bark River Scout из MagnaCut, и он сломался в зоне насечки на обухе во время батонинга.

После этого они пообщались с Bark River, и им сказали, что проблема была в стали. Они также указали на изменение цвета на поверхности излома и заявили, что это якобы указывает на включение в стали.

Включение — это неметаллическое соединение в стали, например оксид или сульфид. Они присутствуют в любой стали; вопрос только в том, сколько их и насколько они крупные. Включения такого размера, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, встречаются редко, а то изменение цвета, на которое они указали в видео, вовсе не похоже на типичное включение.

Еще один сломанный Bark River Scout

Bark River сами сломали нож той же модели, тоже в MagnaCut, во время производства и отправили его в Niagara Specialty Metals с просьбой исследовать сталь. Bob Shabala из Niagara переслал клинок независимому металлургу Gary Maddock. Тот исследовал сломанный клинок и подготовил отчет для Niagara и Bark River.

Концентраторы напряжений

Итак, перед нами уже совсем другой нож той же модели, который сломался в точно том же месте. Причем не при использовании, а просто в процессе производства. А значит, пора обсудить, что такое “концентратор напряжений”, или stress concentration, также называемый stress riser.

Я подробно писал об этом еще в 2019 году. Как и следует из названия, концентратор напряжений — это участок детали, где напряжение локально концентрируется. Один из самых простых способов создать такую концентрацию — сделать уменьшенное сечение на части детали.

В металлургии мы часто проводим испытания на растяжение, где стандартный образец имеет уменьшенное поперечное сечение в зоне, которую и предполагается разрушить. Это почти гарантирует, что разрушение произойдет именно там.

Напряжение — это просто нагрузка, деленная на площадь. Поэтому если ширина в каком-то участке составляет половину от остальной части детали, напряжение в нем будет вдвое выше.

Но концентраторы напряжений могут быть гораздо более опасными. Самый типичный пример плохого концентратора — острый угол. Он создает очень высокое напряжение в очень маленькой области детали. А значит, мы можем с высокой степенью уверенности предсказать, что разрушение начнется именно в этом месте.

Именно это и важно в нашем случае: насечка на этом ноже создавала концентратор напряжений, когда клинок изгибался.

Как можно было снизить концентрацию напряжений

Как Bark River могли бы избежать концентратора напряжений, создаваемого этой насечкой?

Самый очевидный способ — вовсе убрать насечку. В ножевом сообществе уже десятилетиями спорят о том, насколько она вообще полезна.

Другой путь — изменить саму форму насечки так, чтобы снизить концентрацию напряжений. Если сделать ее менее глубокой и более округлой, это уже пойдет на пользу. В качестве примера можно привести нож FreeReign от Demko.

Шероховатость поверхности

Еще один важный фактор в этой поломке заключается в том, что способ вырезания заготовки оставил очень грубую поверхность, и в зоне насечки ее потом не зачистили.

Gary Maddock отметил, что такая грубая поверхность в насечке могла дополнительно усилить эффект концентратора напряжений. На этой поверхности много неровностей и разрывов — по сути, участков, которые уже сами по себе напоминают зарождающуюся трещину. Поэтому трещине легче стартовать: можно сказать, что она уже как будто наполовину сформировалась.

Он также отметил, что не было обнаружено признаков термического повреждения, а микроструктура под поверхностью выглядела нормальной.

Это было отмечено потому, что лазерная резка может создавать зону термического влияния, heat affected zone (HAZ), где микроструктура отличается от остального объема стали. При лазерной резке сталь локально плавится, а после переплавления и повторного затвердевания формируется литая структура, которая обычно более хрупкая. Даже если отойти от полностью расплавленного участка, рядом все равно может появиться зона повторной закалки, которая становится более твердой и более хрупкой, чем основная масса стали.

Поэтому и из-за возможной HAZ при лазерной резке, и из-за высокой шероховатости после лазера или гидрореза, контур клинков после раскроя лучше заново доводить и перерабатывать.

Коррозионная стойкость Bark River MagnaCut

Появлялись сообщения, что некоторые ножи Bark River из MagnaCut легко покрывались пятнами или даже ржавели. Майк Стюарт утверждал, что это происходит потому, что MagnaCut якобы не является нержавеющей сталью. Он говорил: “i would never have listed this as a True Stainless – Crucible does but I disagree with them.”

Это странное заявление, поскольку он фактически утверждает, что лучше производителя стали понимает, что именно следует считать нержавеющей сталью.

Самое базовое определение нержавеющей стали — это содержание как минимум 10,5% хрома, а у MagnaCut этот критерий соблюден. Но и это определение слишком упрощенное, потому что есть стали вроде D2, которые при достаточном общем содержании хрома все равно не считаются по-настоящему нержавеющими.

Причина в том, что при высоком содержании углерода и отсутствии некоторых других элементов примерно половина хрома в D2 оказывается связанной в карбидах и уже не может работать на коррозионную стойкость. За стойкость к пятнам и коррозии отвечает хром, который находится в твердом растворе в железной матрице и способен образовывать на поверхности оксидную пленку хрома.

Как я уже писал в статье о разработке MagnaCut, эта сталь была специально спроектирована так, чтобы после термообработки в ее микроструктуре не образовывались хромовые карбиды.

Кроме того, хотя общее содержание хрома в MagnaCut составляет 10,7%, фактическое количество хрома в растворе даже выше, потому что сама сталь содержит примерно 8% карбидов ванадия и ниобия, а в этих карбидах хрома почти нет. Иными словами, в рабочей матрице хрома даже больше, чем может показаться по номинальному составу.

А реальный тест коррозионной стойкости — это именно практические коррозионные испытания. В них MagnaCut показывает очень хорошие результаты по сравнению с другими нержавеющими ножевыми сталями.

Термообработка

Я разговаривал с людьми, которые знакомы с тем, как Bark River выполняли термообработку, и не нашел никаких подтверждений тому, что именно там были какие-то особенности, которые могли бы привести к слабой коррозионной стойкости.

Насколько мне удалось выяснить, Bark River просто отправляли ножи сторонним компаниям на термообработку, и нет данных, что они просили вносить в режим какие-то специфические изменения.

Загрязнение лентами?

Еще одна часто обсуждаемая версия заключается в том, что Bark River использовали на MagnaCut те же абразивные ленты, что и на не нержавеющих сталях, из-за чего на поверхности могли оставаться легко ржавеющие частицы.

Bark River это категорически отрицают и заявляют, что ленты не смешивают. Это может быть правдой. Но даже в таком случае остаточные частицы на поверхности все равно могут быть проблемой.

Например, возможно, они не учитывают какие-то этапы полировки, где уже не меняют расходники между нержавеющими и не нержавеющими сталями, например полировальные круги.

И здесь важно помнить: даже частицы, оставшиеся на поверхности той же самой нержавеющей стали, тоже могут способствовать развитию коррозии. Они очень мелкие, имеют большую удельную поверхность и становятся участками, где коррозия легче начинается.

В промышленности существует стандартная практика кислотной пассивации, когда нержавеющую сталь обрабатывают слабой кислотой, чаще всего азотной или лимонной, чтобы удалить свободное железо с поверхности. В ножевой индустрии это встречается не так часто, как хотелось бы, но сам принцип хорошо показывает, насколько важным является состояние поверхности для будущей коррозионной стойкости.

Разумеется, есть и другие факторы, которые специалист по коррозии также захотел бы учитывать: качество финиша поверхности, наличие контакта с другими металлами — например, с пинами или болтами, — и так далее.

Знаем ли мы точную причину?

Я не могу окончательно и однозначно сказать, почему ножи Bark River из MagnaCut получали сообщения о слабой коррозионной стойкости. Все приведенное выше — это лишь возможные объяснения.

А точно ли Bark River использовали MagnaCut?

Есть видео Gravy Train Outdoors, где утверждается, что XRF-тесты показали, будто ножи Bark River с маркировкой MagnaCut на самом деле сделаны не из MagnaCut.

XRF-анализ часто используют для проверки химического состава стали, когда есть подозрение, что материал перепутали. Такие приборы часто называют PMI-тестерами.

Однако я просмотрел это видео и увидел в нем множество проблем:

— В самом видео говорится, что использовался почвенный XRF-анализатор, а не прибор, предназначенный для различения металлов.
— Он приводит состав, полученный якобы через AI-интерпретацию данных, но в конце видео показывает экран самого прибора, и результаты между собой вообще не похожи.
— Например, он делает большой акцент на якобы заметном содержании вольфрама — 1,3%, — хотя в MagnaCut вольфрам не является целенаправленной добавкой. Но в конце, когда показан экран прибора, там указано, что вольфрам вообще не обнаружен.
— Состав, который он озвучивает в видео, и цифры на экране прибора в конце не похожи ни на одну известную мне сталь. Я вообще не понимаю, как корректно интерпретировать результаты, если там указано 160% железа. Возможно, это и связано с тем, что прибор был предназначен для почвы.
— В том же видео он показывает нож Buck из MagnaCut, но его почвенным XRF-прибором уже не проверяет. Скорее всего, он бы увидел, что и там результаты тоже не имеют смысла.
— В отчете Gary Maddock измерения состава не приводятся, но по микроструктуре клинок очень похож на MagnaCut.
— Niagara Specialty Metals сообщали, что проверяли клинок XRF-анализом до отправки Maddock, хотя формально результат не задокументировали.
— KnivesShipFree проводили независимые XRF-проверки и не нашли в своем инвентаре ножей с неверной маркировкой, кроме тех самых китайских клинков, ошибочно маркированных как CPM-154.
— DLT тоже отправляли ножи в Niagara Specialty Metals для проверки XRF-методом.

Поэтому, хотя я не могу полностью исключить возможность, что среди ножей Bark River могли быть экземпляры с неверной маркировкой MagnaCut, я пока не видел доказательств, которые бы это подтверждали.

Выводы

Концентраторы напряжений в ножах встречаются очень часто — и в серийных моделях, и в кастомах. Похоже, что дизайнеры и мастера редко уделяют этому достаточно внимания.

Если вы хотите получить нож с высоким уровнем рабочих свойств и без склонности к поломке, такие вещи нужно учитывать еще на этапе проектирования, а также при покупке ножа.

Для производителей и мастеров также полезно испытывать ножи в режимах, приближенных к верхней границе предполагаемой нагрузки. Такое тестирование быстро показало бы Bark River, что их нож не готов выдерживать даже относительно небольшие изгибающие нагрузки.