電火花(hua)表面強化是利用(yong)工(gong)(gong)具電極(ji)與(yu)工(gong)(gong)件間在氣(qi)體中產(chan)生的火花(hua)放(fang)電作用(yong)，把作為(wei)電極(ji)的導電材料熔滲進工(gong)(gong)件表層，形(xing)成合(he)金化的表面強化層，改善工(gong)(gong)件表面的物理及化學(xue)性能。
電火花表面強化層的性能主要決定于模具本身和電極材料，通常所用的電極材料有TiC、WC、ZrC、NbC、Cr3C2、硬質合金等。電火花強化表面因電極材料的沉積發生有規律的、較小的長大，除此之外，模具沒有其他變形。其心部的組織與性能也不發生變化，因此十分適用于工件表面強化處理。
金(jin)屬電(dian)(dian)(dian)火(huo)花表面強(qiang)化(hua)的(de)(de)原理是在工具電(dian)(dian)(dian)極(ji)與工件之間(jian)接上直流電(dian)(dian)(dian)源(yuan)或交流電(dian)(dian)(dian)源(yuan)，由于振動器的(de)(de)作用使(shi)電(dian)(dian)(dian)極(ji)與工件間(jian)的(de)(de)放電(dian)(dian)(dian)間(jian)隙(xi)頻繁變化(hua)，工具電(dian)(dian)(dian)極(ji)與工件間(jian)不斷產生火(huo)花放電(dian)(dian)(dian)，從而實現對金(jin)屬表面的(de)(de)強(qiang)化(hua)。
電(dian)(dian)火(huo)花強化(hua)過(guo)程如(ru)圖3-20所示。當(dang)電(dian)(dian)極(ji)(ji)與(yu)(yu)工(gong)(gong)件(jian)(jian)之間(jian)的(de)(de)距離(li)較大時，電(dian)(dian)源經(jing)電(dian)(dian)阻R對電(dian)(dian)容充電(dian)(dian)，電(dian)(dian)極(ji)(ji)在(zai)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)器(qi)的(de)(de)帶動(dong)(dong)下向(xiang)模(mo)具(ju)靠近（見(jian)圖3-20a）。當(dang)電(dian)(dian)極(ji)(ji)與(yu)(yu)模(mo)具(ju)之間(jian)的(de)(de)間(jian)隙接近到某(mou)個(ge)距離(li)時，間(jian)隙中的(de)(de)空氣(qi)在(zai)強電(dian)(dian)場的(de)(de)作用下電(dian)(dian)離(li)，產(chan)生火(huo)花放(fang)電(dian)(dian)（見(jian)圖3-20b），使電(dian)(dian)極(ji)(ji)和工(gong)(gong)件(jian)(jian)在(zai)發(fa)生放(fang)電(dian)(dian)部(bu)分的(de)(de)金(jin)屬(shu)局部(bu)熔化(hua)，甚至汽化(hua)。電(dian)(dian)極(ji)(ji)繼續(xu)接近工(gong)(gong)件(jian)(jian)并與(yu)(yu)工(gong)(gong)件(jian)(jian)接觸時，火(huo)花放(fang)電(dian)(dian)停(ting)止(zhi)，在(zai)接觸點(dian)流(liu)過(guo)短路電(dian)(dian)流(liu)，使該處繼續(xu)加熱，由于電(dian)(dian)極(ji)(ji)以適當(dang)壓(ya)(ya)力壓(ya)(ya)向(xiang)工(gong)(gong)件(jian)(jian)，使熔化(hua)的(de)(de)材料互(hu)相粘接、擴(kuo)散而(er)形成合金(jin)或新的(de)(de)化(hua)合物（見(jian)圖3-20c）。電(dian)(dian)極(ji)(ji)在(zai)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)器(qi)的(de)(de)作用下，離(li)開了工(gong)(gong)件(jian)(jian)，放(fang)電(dian)(dian)部(bu)分急劇冷卻(que)（見(jian)圖3-20d）。經(jing)多次放(fang)電(dian)(dian)，并相應(ying)地移動(dong)(dong)電(dian)(dian)極(ji)(ji)的(de)(de)位置，則在(zai)零件(jian)(jian)表(biao)面(mian)形成強化(hua)層。
電(dian)火(huo)(huo)花表面強(qiang)化(hua)過(guo)程中發(fa)生了(le)物理化(hua)學變化(hua)，主要包括超(chao)高速(su)淬火(huo)(huo)、滲碳、滲氮、電(dian)極(ji)材料的轉移等(deng)。
a. 超高速淬火
電(dian)火花放電(dian)在模(mo)具表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)極小面(mian)積上產生(sheng)高溫，使該處的(de)(de)金屬熔(rong)化(hua)和部分汽(qi)化(hua)，當火花放電(dian)在極短的(de)(de)時間內停止后，被加熱(re)了的(de)(de)金屬會以很快的(de)(de)速度(du)冷卻下來。這相(xiang)當于對模(mo)具表(biao)(biao)面(mian)層(ceng)進行(xing)了超速淬火。
b. 滲氮
在電火(huo)花(hua)放電通道區(qu)域內，溫度很高，空氣中的氮(dan)分子呈原子狀態，它和受(shou)高溫而熔化(hua)的金屬(shu)有關的元素合(he)成高硬度的金屬(shu)氮(dan)化(hua)物，如氮(dan)化(hua)鐵、氮(dan)化(hua)鉻等(deng)。
c. 滲碳(tan)
來自石墨電極或周圍介質的(de)碳(tan)元素，熔(rong)解在受熱而(er)熔(rong)化的(de)鐵中，形成金屬的(de)碳(tan)化物，如碳(tan)化鐵、碳(tan)化鉻等。
d. 電極材料(liao)的轉(zhuan)移
在操(cao)作(zuo)壓力(li)和火花放電的(de)條件下(xia)，電極材(cai)料轉移(yi)到模具金屬(shu)熔融表面(mian)，有關金屬(shu)合金元素（W、Ti、Cr等）迅速擴(kuo)散在金屬(shu)的(de)表面(mian)層。
電火(huo)花表面(mian)強化層具有如下(xia)特征：
a. 當(dang)采用硬(ying)質(zhi)合金作電極材料(liao)時，硬(ying)度可(ke)達(da)1100～1400HV（約(yue)70HRC以上(shang)）或更高(gao)(gao)，耐(nai)熱性(xing)、耐(nai)蝕性(xing)和(he)疲勞強度都大大提(ti)高(gao)(gao)。
b. 當(dang)使用鉻錳、鎢鉻鈷合金(jin)、硬質合金(jin)作工(gong)具電極(ji)強(qiang)化45鋼時(shi)，其耐磨性比原表層提高2～2.5倍。
c. 用(yong)石(shi)墨作電(dian)極材料(liao)強(qiang)化45鋼，用(yong)食鹽水作腐(fu)蝕(shi)性試(shi)驗，其耐蝕(shi)性提高(gao)90％；用(yong)WC、CrMn作電(dian)極強(qiang)化不銹鋼時，其耐蝕(shi)性提高(gao)3～5倍。
d. 硬(ying)化層厚度為0.01～0.08mm。
鋼制模(mo)(mo)具工作表(biao)面(mian)(mian)的電(dian)火花強化通常采用硬質合金電(dian)極。為了(le)使被(bei)強化的表(biao)面(mian)(mian)光潔，事先必須將(jiang)模(mo)(mo)具和(he)電(dian)極表(biao)面(mian)(mian)清洗干凈，然(ran)后(hou)手持(chi)振動器(qi)，將(jiang)電(dian)極沿模(mo)(mo)具工作表(biao)面(mian)(mian)移動，并保(bao)持(chi)適(shi)當壓力，使火花放(fang)電(dian)均勻(yun)連續。
電(dian)火花熔滲合金化(hua)層的形(xing)成(cheng)是一個漸(jian)近過(guo)(guo)程(cheng)，在每(mei)一電(dian)規(gui)范下，合金化(hua)層厚度(du)出(chu)現最(zui)大值，在通常使用(yong)(yong)的電(dian)容范圍(wei)內，最(zui)佳單位面積涂覆時間(jian)為6～12min／c㎡。過(guo)(guo)分(fen)延長涂覆時間(jian)將出(chu)現層厚減薄(bo)的趨(qu)勢，并使性能惡化(hua)。可用(yong)(yong)直線方(fang)程(cheng)式表示(shi)：
如(ru)電極YG8、電壓60V，頻率250Hz，電容60μF，最佳涂覆時間(jian)為6.75min／c㎡，合金化層厚(hou)度(du)為13μm；電容322μF，涂覆時間(jian)為11.99min／c㎡，合金化層厚(hou)度(du)為27μm。
為(wei)了降低(di)合金化層的(de)(de)(de)熱疲勞應力(li)和電(dian)(dian)火花(hua)合金化處理的(de)(de)(de)應力(li)，可(ke)穿插1～2次500℃×4h去應力(li)退火，這(zhe)樣可(ke)獲得性能優良、層深較厚(hou)的(de)(de)(de)表面合金化層。改換(huan)電(dian)(dian)極材料，可(ke)使合金化層繼(ji)續增厚(hou)，電(dian)(dian)極斷面尺(chi)寸(cun)不影響合金化層的(de)(de)(de)厚(hou)度(du)。鋼中(zhong)w（C）小于(yu)0.8％時，隨鋼中(zhong)碳含量的(de)(de)(de)增加合金層增厚(hou)；w（C）大(da)于(yu)0.8％時，隨鋼中(zhong)碳含量的(de)(de)(de)增加合金層變薄。
用(yong)YG8、Nb、Ti、Ta合金化，工件表面將獲得(de)極(ji)高的顯微(wei)硬度值(zhi)。
電火花(hua)合金層比(bi)未經電火花(hua)合金化處理的模(mo)具的熱疲勞性能(neng)提高3倍，抗氧化性能(neng)提高兩倍，在各(ge)種試驗介質中的耐(nai)蝕性提高3～15倍；表3-44所示為3Cr2W8V鋼的處理效果。
電(dian)火(huo)花(hua)(hua)表面(mian)(mian)強(qiang)化應用效果(guo)顯著。例如用YG8作電(dian)極，對3Cr2W8V鋼(gang)模(mo)具(ju)(ju)進行電(dian)火(huo)花(hua)(hua)強(qiang)化處(chu)理(li)以后(hou)(hou)，模(mo)具(ju)(ju)在各類酸堿(jian)中的(de)耐蝕性(xing)提高4～15倍；而Cr12鋼(gang)模(mo)具(ju)(ju)刃口部位經(jing)電(dian)火(huo)花(hua)(hua)表面(mian)(mian)強(qiang)化后(hou)(hou)，模(mo)具(ju)(ju)的(de)平均使用壽命由5萬次提高到20萬次。
