Влияние морфологии поверхности раздела покрытия и подложки на распределение термоупругих напряжений в быстрорежущих сталях

Методами конечных элементов решена задача о влиянии морфологии поверхности раздела между покрытием из быстрорежущей стали Р2М9 и подложкой из конструкционной стали 30ХГСА на распределение термоупругих напряжений в покрытии. Решение проводили в два этапа. На первом этапе изучали поведение напряжений при охлаждении от температуры 1573 К до температуры 293 К. На втором этапе после охлаждения к поверхности покрытия прилагали статическую растягивающую нагрузку. Морфологию поверхности раздела определяли по данным растровой электронной микроскопии. Из них следует, что профиль границы раздела имеет криволинейный вид и в первом приближении может быть описан гармонической функцией. Показано, что на этапе охлаждения волнообразная граница раздела покрытия и подложки служит наиболее эффективным барьером для образования трещин, перераспределяя области опасных растягивающих в подложку. Приложение растягивающей статической нагрузки к покрытию после его охлаждения показало, что в случае плоской границы раздела (с прямолинейным профилем) при значении модуля упругости подложки E_c на порядок меньше модуля упругости покрытия E_s происходит отрыв покрытия от подложки. Пластическое течение протекает в основном в покрытии. Такую же ситуацию наблюдали и при криволинейном профиле границы с той лишь разницей, что она препятствует отрыву покрытия от подложки. Если E_s = 10E_c, то при прямолинейном профиле границы раздела пластическое течение происходит как в подложке, так и в покрытии, а при криволинейном профиле границы этот процесс протекает в основном в подложке.