電火花表面強化是利用工具電極(ji)與工件間在(zai)氣體中產生(sheng)的(de)(de)火花放電作用，把(ba)作為電極(ji)的(de)(de)導電材料(liao)熔滲進工件表層，形成合金(jin)化的(de)(de)表面強化層，改(gai)善工件表面的(de)(de)物理及化學性(xing)能(neng)。
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)(dian)(dian)火(huo)花(hua)表面強化的原理(li)是(shi)在工(gong)(gong)具電(dian)(dian)(dian)極與工(gong)(gong)件之間接上直(zhi)流電(dian)(dian)(dian)源(yuan)或交(jiao)流電(dian)(dian)(dian)源(yuan)，由于振動(dong)器的作用使(shi)電(dian)(dian)(dian)極與工(gong)(gong)件間的放電(dian)(dian)(dian)間隙頻繁變(bian)化，工(gong)(gong)具電(dian)(dian)(dian)極與工(gong)(gong)件間不斷產生火(huo)花(hua)放電(dian)(dian)(dian)，從(cong)而實現(xian)對金屬表面的強化。
電(dian)(dian)(dian)火(huo)(huo)花強(qiang)化(hua)過程(cheng)如圖(tu)3-20所示。當(dang)電(dian)(dian)(dian)極與(yu)工(gong)件(jian)(jian)之間(jian)的(de)(de)(de)距離(li)較(jiao)大(da)時，電(dian)(dian)(dian)源經(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)阻R對電(dian)(dian)(dian)容充電(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)極在振動器(qi)的(de)(de)(de)帶動下向模(mo)具靠近(jin)（見圖(tu)3-20a）。當(dang)電(dian)(dian)(dian)極與(yu)模(mo)具之間(jian)的(de)(de)(de)間(jian)隙(xi)接(jie)(jie)近(jin)到某個距離(li)時，間(jian)隙(xi)中的(de)(de)(de)空氣(qi)在強(qiang)電(dian)(dian)(dian)場的(de)(de)(de)作(zuo)用下電(dian)(dian)(dian)離(li)，產生火(huo)(huo)花放電(dian)(dian)(dian)（見圖(tu)3-20b），使(shi)電(dian)(dian)(dian)極和工(gong)件(jian)(jian)在發生放電(dian)(dian)(dian)部(bu)(bu)分(fen)的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)局部(bu)(bu)熔化(hua)，甚至汽化(hua)。電(dian)(dian)(dian)極繼續(xu)接(jie)(jie)近(jin)工(gong)件(jian)(jian)并(bing)與(yu)工(gong)件(jian)(jian)接(jie)(jie)觸時，火(huo)(huo)花放電(dian)(dian)(dian)停止，在接(jie)(jie)觸點(dian)流(liu)過短路(lu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)，使(shi)該處繼續(xu)加熱，由(you)于電(dian)(dian)(dian)極以適(shi)當(dang)壓力(li)壓向工(gong)件(jian)(jian)，使(shi)熔化(hua)的(de)(de)(de)材料(liao)互相(xiang)粘(zhan)接(jie)(jie)、擴(kuo)散而形成合(he)金(jin)或新的(de)(de)(de)化(hua)合(he)物（見圖(tu)3-20c）。電(dian)(dian)(dian)極在振動器(qi)的(de)(de)(de)作(zuo)用下，離(li)開了工(gong)件(jian)(jian)，放電(dian)(dian)(dian)部(bu)(bu)分(fen)急(ji)劇冷(leng)卻(que)（見圖(tu)3-20d）。經(jing)(jing)多次放電(dian)(dian)(dian)，并(bing)相(xiang)應(ying)地移動電(dian)(dian)(dian)極的(de)(de)(de)位(wei)置，則在零件(jian)(jian)表面(mian)形成強(qiang)化(hua)層。
電(dian)火(huo)花表面強化過程(cheng)中發生了物(wu)理化學變化，主要(yao)包括超高速淬火(huo)、滲碳(tan)、滲氮(dan)、電(dian)極材料的轉移等。
a. 超高(gao)速(su)淬火
電(dian)火(huo)(huo)花(hua)放電(dian)在模具表面的極小面積(ji)上產生高(gao)溫，使該處的金屬(shu)熔(rong)化(hua)和部分汽化(hua)，當火(huo)(huo)花(hua)放電(dian)在極短的時間內停(ting)止后，被加熱(re)了的金屬(shu)會以很快的速度冷卻(que)下來。這相當于對模具表面層進(jin)行(xing)了超速淬火(huo)(huo)。
b. 滲(shen)氮
在電(dian)(dian)火花(hua)放電(dian)(dian)通道(dao)區域內，溫(wen)(wen)度(du)很高，空氣中的氮(dan)(dan)(dan)分(fen)子呈(cheng)原子狀態(tai)，它和受(shou)高溫(wen)(wen)而熔化的金(jin)屬有關的元素(su)合成高硬度(du)的金(jin)屬氮(dan)(dan)(dan)化物，如氮(dan)(dan)(dan)化鐵、氮(dan)(dan)(dan)化鉻等。
c. 滲碳
來(lai)自(zi)石墨電極或周圍(wei)介質的碳(tan)(tan)元素(su)，熔(rong)解在(zai)受熱而熔(rong)化(hua)的鐵中(zhong)，形(xing)成金屬(shu)的碳(tan)(tan)化(hua)物，如碳(tan)(tan)化(hua)鐵、碳(tan)(tan)化(hua)鉻等(deng)。
d. 電(dian)極材料的轉移
在操作壓力和火花放電(dian)的條件下(xia)，電(dian)極材料轉移到模具金(jin)屬(shu)熔融表面(mian)(mian)，有(you)關金(jin)屬(shu)合金(jin)元素（W、Ti、Cr等(deng)）迅速(su)擴(kuo)散在金(jin)屬(shu)的表面(mian)(mian)層。
電火花表面(mian)強(qiang)化層具有如下(xia)特(te)征：
a. 當(dang)采用硬(ying)質合金作電極(ji)材料時，硬(ying)度可(ke)達1100～1400HV（約70HRC以上）或更高(gao)，耐熱性、耐蝕性和疲勞強度都大大提高(gao)。
b. 當使用(yong)鉻錳、鎢鉻鈷合金(jin)、硬(ying)質合金(jin)作工具電極強化(hua)45鋼時，其耐磨性比原表層提(ti)高2～2.5倍。
c. 用(yong)石墨作(zuo)電極(ji)材料(liao)強(qiang)化45鋼，用(yong)食鹽水作(zuo)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)試驗(yan)，其耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)提(ti)高90％；用(yong)WC、CrMn作(zuo)電極(ji)強(qiang)化不銹鋼時，其耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)提(ti)高3～5倍。
d. 硬化層厚(hou)度(du)為0.01～0.08mm。
鋼制模(mo)具(ju)工(gong)作表面(mian)(mian)的電(dian)火花強化通常采用(yong)硬質合金(jin)電(dian)極。為(wei)了使(shi)(shi)被(bei)強化的表面(mian)(mian)光潔，事先必須將模(mo)具(ju)和(he)電(dian)極表面(mian)(mian)清(qing)洗干(gan)凈，然(ran)后手(shou)持振動器，將電(dian)極沿模(mo)具(ju)工(gong)作表面(mian)(mian)移動，并保持適當壓力(li)，使(shi)(shi)火花放電(dian)均勻連續。
電(dian)(dian)火花(hua)熔滲合金化層(ceng)(ceng)的形成是一(yi)個漸(jian)近過程，在每一(yi)電(dian)(dian)規范下，合金化層(ceng)(ceng)厚(hou)度出現最大值，在通常使用(yong)的電(dian)(dian)容范圍內，最佳單位(wei)面積涂覆時(shi)間為6～12min／c㎡。過分延長涂覆時(shi)間將出現層(ceng)(ceng)厚(hou)減薄(bo)的趨(qu)勢，并使性能(neng)惡化。可用(yong)直線(xian)方程式表示：
如電(dian)極YG8、電(dian)壓60V，頻率250Hz，電(dian)容60μF，最佳涂(tu)覆(fu)時間(jian)為(wei)6.75min／c㎡，合(he)金(jin)化層厚度為(wei)13μm；電(dian)容322μF，涂(tu)覆(fu)時間(jian)為(wei)11.99min／c㎡，合(he)金(jin)化層厚度為(wei)27μm。
為了降低合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)(hua)層(ceng)的(de)熱疲勞應(ying)力(li)和電(dian)火花合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)(hua)處(chu)理的(de)應(ying)力(li)，可穿插1～2次500℃×4h去應(ying)力(li)退火，這(zhe)樣可獲得性能(neng)優良、層(ceng)深較厚的(de)表面合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)(hua)層(ceng)。改(gai)換電(dian)極(ji)材料，可使合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)(hua)層(ceng)繼續(xu)增(zeng)厚，電(dian)極(ji)斷(duan)面尺(chi)寸不(bu)影響合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)(hua)層(ceng)的(de)厚度。鋼(gang)中(zhong)w（C）小于0.8％時，隨(sui)鋼(gang)中(zhong)碳(tan)含量(liang)的(de)增(zeng)加合金(jin)(jin)(jin)層(ceng)增(zeng)厚；w（C）大于0.8％時，隨(sui)鋼(gang)中(zhong)碳(tan)含量(liang)的(de)增(zeng)加合金(jin)(jin)(jin)層(ceng)變(bian)薄。
用YG8、Nb、Ti、Ta合金化，工件表面將獲(huo)得極高(gao)的顯微(wei)硬度值。
電火(huo)花合金層比未經(jing)電火(huo)花合金化處理的模具的熱疲勞性能提高3倍(bei)，抗氧化性能提高兩倍(bei)，在(zai)各種試(shi)驗(yan)介質中的耐蝕性提高3～15倍(bei)；表3-44所示為3Cr2W8V鋼的處理效(xiao)果。
電火花表(biao)面(mian)強化應用(yong)(yong)效果顯著。例如用(yong)(yong)YG8作電極，對3Cr2W8V鋼模(mo)具進行(xing)電火花強化處理以后，模(mo)具在(zai)各類酸堿中的耐蝕(shi)性提高4～15倍(bei)；而(er)Cr12鋼模(mo)具刃口部位經電火花表(biao)面(mian)強化后，模(mo)具的平均使用(yong)(yong)壽命由5萬(wan)次(ci)提高到20萬(wan)次(ci)。
