Моделирование деформации и разрушения стальных образцов с FeB покрытиями

Р.Р. Балохонов, П.В.  Макаров, С.В. Панин,  В.А. Романова (Томск), З. Шмаудер (Штуттгарт)

В работе проведено исследование напряженно-деформированного состояния мезообъема среды в стальном образце при растяжении. Образец был поверхностно упрочнен методом диффузионного борирования. Данная технология позволяет наносить высокопрочные покрытия, имеющие «зубчатую» границу раздела с материалом подложки. В зависимости от режима нанесения покрытия, а также от типа стальной основы геометрия границы раздела «промежуточный материал – подложка» может существенно отличаться.

Моделирование проводилось в постановке плоского деформированного состояния. Задача решалась в рамках подхода Лагранжа. Для расчета девиатора напряжений в стальной подложке использовалась модель упруго-пластического тела с упрочнением, а при описании хрупкого разрушения боридного покрытия учтен процесс образования трещин.

Результаты расчета позволили сделать следующие выводы:

·         области наибольшей концентрации напряжений располагаются вблизи основания «зубьев» боридного покрытия, откуда в дальнейшем начинают формироваться трещины в покрытии и полосы локализованной пластической деформации в стальной основе;

·         граница раздела «промежуточный слой – подложка» играет основополагающую роль в процессах локализации и разрушении всей композиции.