電火花表(biao)面強化是利(li)用工(gong)具電極(ji)與(yu)工(gong)件間在氣體中產生的火花放電作用，把(ba)作為(wei)電極(ji)的導電材(cai)料熔滲(shen)進(jin)工(gong)件表(biao)層，形成合(he)金化的表(biao)面強化層，改善工(gong)件表(biao)面的物理及化學性能。
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。
金屬電(dian)火花(hua)表面強(qiang)化(hua)的(de)原(yuan)理是在(zai)工具(ju)電(dian)極與工件(jian)之間(jian)接上直流(liu)電(dian)源或交(jiao)流(liu)電(dian)源，由于(yu)振(zhen)動(dong)器(qi)的(de)作用使電(dian)極與工件(jian)間(jian)的(de)放電(dian)間(jian)隙頻繁變(bian)化(hua)，工具(ju)電(dian)極與工件(jian)間(jian)不斷產生火花(hua)放電(dian)，從(cong)而(er)實現對金屬表面的(de)強(qiang)化(hua)。
電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)火(huo)花(hua)強(qiang)化(hua)(hua)過程如(ru)圖3-20所(suo)示。當電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)與(yu)工(gong)(gong)件(jian)之(zhi)間的(de)(de)距離(li)較大時，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源經電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻R對電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)在振動(dong)(dong)器的(de)(de)帶動(dong)(dong)下(xia)向(xiang)模(mo)具靠(kao)近（見(jian)(jian)圖3-20a）。當電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)與(yu)模(mo)具之(zhi)間的(de)(de)間隙接(jie)近到(dao)某個距離(li)時，間隙中的(de)(de)空氣在強(qiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場的(de)(de)作用下(xia)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)離(li)，產生火(huo)花(hua)放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)（見(jian)(jian)圖3-20b），使電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)和工(gong)(gong)件(jian)在發(fa)生放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)部(bu)分的(de)(de)金屬(shu)局(ju)部(bu)熔化(hua)(hua)，甚(shen)至(zhi)汽(qi)化(hua)(hua)。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)繼續(xu)接(jie)近工(gong)(gong)件(jian)并(bing)與(yu)工(gong)(gong)件(jian)接(jie)觸(chu)時，火(huo)花(hua)放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)停止，在接(jie)觸(chu)點流(liu)過短路電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)，使該(gai)處繼續(xu)加熱，由于電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)以適當壓(ya)(ya)力壓(ya)(ya)向(xiang)工(gong)(gong)件(jian)，使熔化(hua)(hua)的(de)(de)材料互相粘接(jie)、擴散而形成合金或新的(de)(de)化(hua)(hua)合物（見(jian)(jian)圖3-20c）。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)在振動(dong)(dong)器的(de)(de)作用下(xia)，離(li)開了工(gong)(gong)件(jian)，放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)部(bu)分急劇冷卻（見(jian)(jian)圖3-20d）。經多次放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，并(bing)相應地移動(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)的(de)(de)位置，則在零件(jian)表(biao)面形成強(qiang)化(hua)(hua)層。
電火(huo)花表(biao)面強化過程中發生了物理化學變化，主要包括超(chao)高速淬火(huo)、滲碳、滲氮、電極材料的轉(zhuan)移等。
a. 超高(gao)速淬(cui)火
電火(huo)花放電在(zai)模具(ju)表面(mian)(mian)的(de)極(ji)小(xiao)面(mian)(mian)積上產(chan)生高溫，使該處(chu)的(de)金屬熔(rong)化和部分汽化，當火(huo)花放電在(zai)極(ji)短的(de)時間內停止后(hou)，被(bei)加熱了(le)的(de)金屬會以很(hen)快的(de)速(su)度冷卻下來。這相當于對模具(ju)表面(mian)(mian)層進(jin)行了(le)超(chao)速(su)淬(cui)火(huo)。
b. 滲氮(dan)
在(zai)電(dian)火花放電(dian)通道區域內，溫(wen)度很高(gao)，空氣(qi)中(zhong)的(de)氮分子呈原子狀(zhuang)態(tai)，它和受高(gao)溫(wen)而熔化(hua)的(de)金(jin)屬有(you)關的(de)元(yuan)素合成高(gao)硬度的(de)金(jin)屬氮化(hua)物，如氮化(hua)鐵、氮化(hua)鉻等。
c. 滲碳(tan)
來自石(shi)墨電極(ji)或(huo)周圍介質的(de)碳元素，熔(rong)解在受熱而熔(rong)化的(de)鐵中，形成金屬的(de)碳化物，如碳化鐵、碳化鉻等。
d. 電(dian)極材料的轉移
在(zai)操(cao)作壓力和火花(hua)放電(dian)的條件下，電(dian)極材(cai)料轉移(yi)到模具金屬熔(rong)融表(biao)(biao)面，有關金屬合金元素（W、Ti、Cr等）迅速擴散在(zai)金屬的表(biao)(biao)面層。
電(dian)火(huo)花表面強化層(ceng)具有(you)如下特征：
a. 當采用硬質(zhi)合(he)金(jin)作(zuo)電極材料時(shi)，硬度可達1100～1400HV（約(yue)70HRC以上）或(huo)更高，耐(nai)熱性、耐(nai)蝕性和疲勞強(qiang)度都大(da)大(da)提高。
b. 當使用(yong)鉻(ge)錳、鎢(wu)鉻(ge)鈷合金、硬質(zhi)合金作(zuo)工具電(dian)極強化45鋼(gang)時，其耐磨性(xing)比原(yuan)表層提高2～2.5倍(bei)。
c. 用石墨作(zuo)電極(ji)材料強化45鋼(gang)，用食鹽水作(zuo)腐蝕性(xing)(xing)試驗，其耐(nai)蝕性(xing)(xing)提高(gao)90％；用WC、CrMn作(zuo)電極(ji)強化不銹鋼(gang)時，其耐(nai)蝕性(xing)(xing)提高(gao)3～5倍(bei)。
d. 硬化層厚度為(wei)0.01～0.08mm。
鋼制模(mo)具工作表(biao)(biao)面(mian)(mian)的電(dian)(dian)(dian)火(huo)花強化通常采用硬(ying)質合(he)金電(dian)(dian)(dian)極。為了使被強化的表(biao)(biao)面(mian)(mian)光潔，事先(xian)必須(xu)將(jiang)模(mo)具和(he)電(dian)(dian)(dian)極表(biao)(biao)面(mian)(mian)清洗干(gan)凈，然后(hou)手持(chi)振動(dong)器，將(jiang)電(dian)(dian)(dian)極沿模(mo)具工作表(biao)(biao)面(mian)(mian)移動(dong)，并保(bao)持(chi)適當壓力，使火(huo)花放電(dian)(dian)(dian)均勻連續。
電(dian)火花熔滲合金化(hua)層的形成是一(yi)個漸近過程(cheng)，在每一(yi)電(dian)規(gui)范(fan)下，合金化(hua)層厚度(du)出現(xian)最(zui)大值，在通常使(shi)(shi)用(yong)(yong)的電(dian)容(rong)范(fan)圍(wei)內，最(zui)佳單位(wei)面積涂(tu)覆(fu)時間(jian)為(wei)6～12min／c㎡。過分延長(chang)涂(tu)覆(fu)時間(jian)將出現(xian)層厚減(jian)薄的趨(qu)勢，并使(shi)(shi)性能惡(e)化(hua)。可用(yong)(yong)直線(xian)方程(cheng)式表示(shi)：
如電(dian)極YG8、電(dian)壓(ya)60V，頻率(lv)250Hz，電(dian)容60μF，最佳涂(tu)覆(fu)(fu)時間(jian)為(wei)6.75min／c㎡，合金(jin)化層(ceng)厚度為(wei)13μm；電(dian)容322μF，涂(tu)覆(fu)(fu)時間(jian)為(wei)11.99min／c㎡，合金(jin)化層(ceng)厚度為(wei)27μm。
為了(le)降低合(he)(he)金化(hua)層(ceng)的熱疲勞應力(li)和電火花合(he)(he)金化(hua)處理的應力(li)，可穿插1～2次500℃×4h去應力(li)退火，這樣可獲得性能優(you)良(liang)、層(ceng)深(shen)較厚(hou)(hou)的表(biao)面(mian)合(he)(he)金化(hua)層(ceng)。改換(huan)電極材(cai)料(liao)，可使合(he)(he)金化(hua)層(ceng)繼續增(zeng)(zeng)厚(hou)(hou)，電極斷面(mian)尺寸不影(ying)響合(he)(he)金化(hua)層(ceng)的厚(hou)(hou)度(du)。鋼中w（C）小于0.8％時(shi)，隨鋼中碳含(han)量(liang)的增(zeng)(zeng)加合(he)(he)金層(ceng)增(zeng)(zeng)厚(hou)(hou)；w（C）大(da)于0.8％時(shi)，隨鋼中碳含(han)量(liang)的增(zeng)(zeng)加合(he)(he)金層(ceng)變薄。
用YG8、Nb、Ti、Ta合金化，工(gong)件(jian)表面將(jiang)獲得極高(gao)的顯(xian)微硬度值。
電火花(hua)合(he)金(jin)層比未經電火花(hua)合(he)金(jin)化處(chu)理的(de)模具(ju)的(de)熱疲勞性(xing)能提(ti)高(gao)3倍(bei)(bei)，抗氧化性(xing)能提(ti)高(gao)兩倍(bei)(bei)，在各種試驗介質中(zhong)的(de)耐蝕性(xing)提(ti)高(gao)3～15倍(bei)(bei)；表3-44所示為3Cr2W8V鋼的(de)處(chu)理效果。
電(dian)(dian)(dian)(dian)火(huo)(huo)花表面強化應用效果顯著。例如用YG8作(zuo)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)，對3Cr2W8V鋼(gang)模(mo)具(ju)(ju)進(jin)行電(dian)(dian)(dian)(dian)火(huo)(huo)花強化處理以后，模(mo)具(ju)(ju)在(zai)各類酸(suan)堿(jian)中的耐(nai)蝕性提(ti)高4～15倍；而Cr12鋼(gang)模(mo)具(ju)(ju)刃口(kou)部位經電(dian)(dian)(dian)(dian)火(huo)(huo)花表面強化后，模(mo)具(ju)(ju)的平均使用壽(shou)命由5萬(wan)次(ci)提(ti)高到20萬(wan)次(ci)。
