電(dian)(dian)火花表(biao)面強化(hua)是利用工具電(dian)(dian)極(ji)與工件(jian)間在氣體中(zhong)產(chan)生(sheng)的火花放電(dian)(dian)作用，把作為電(dian)(dian)極(ji)的導電(dian)(dian)材料熔滲進工件(jian)表(biao)層(ceng)，形(xing)成合金化(hua)的表(biao)面強化(hua)層(ceng)，改善(shan)工件(jian)表(biao)面的物理(li)及(ji)化(hua)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。
金屬電(dian)火花(hua)表面強(qiang)化的(de)原理是在工(gong)具電(dian)極(ji)與(yu)工(gong)件之間接上直(zhi)流電(dian)源或(huo)交流電(dian)源，由于(yu)振動器的(de)作用使電(dian)極(ji)與(yu)工(gong)件間的(de)放(fang)電(dian)間隙頻繁(fan)變化，工(gong)具電(dian)極(ji)與(yu)工(gong)件間不斷產(chan)生火花(hua)放(fang)電(dian)，從而(er)實現對金屬表面的(de)強(qiang)化。
電(dian)(dian)(dian)火(huo)花(hua)強(qiang)化(hua)過程如圖(tu)3-20所示。當(dang)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)與工(gong)件(jian)(jian)之間(jian)(jian)的距(ju)離(li)(li)(li)較大時，電(dian)(dian)(dian)源(yuan)經(jing)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)R對(dui)電(dian)(dian)(dian)容(rong)充電(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)在(zai)(zai)振(zhen)動(dong)(dong)器的帶動(dong)(dong)下(xia)向模(mo)具靠近（見(jian)(jian)圖(tu)3-20a）。當(dang)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)與模(mo)具之間(jian)(jian)的間(jian)(jian)隙接近到某個距(ju)離(li)(li)(li)時，間(jian)(jian)隙中的空氣在(zai)(zai)強(qiang)電(dian)(dian)(dian)場的作用下(xia)電(dian)(dian)(dian)離(li)(li)(li)，產生火(huo)花(hua)放(fang)電(dian)(dian)(dian)（見(jian)(jian)圖(tu)3-20b），使電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)和工(gong)件(jian)(jian)在(zai)(zai)發生放(fang)電(dian)(dian)(dian)部分(fen)的金屬(shu)局部熔(rong)化(hua)，甚至汽化(hua)。電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)繼(ji)續(xu)接近工(gong)件(jian)(jian)并與工(gong)件(jian)(jian)接觸時，火(huo)花(hua)放(fang)電(dian)(dian)(dian)停止(zhi)，在(zai)(zai)接觸點流過短路電(dian)(dian)(dian)流，使該處(chu)繼(ji)續(xu)加熱，由于電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)以適當(dang)壓力(li)壓向工(gong)件(jian)(jian)，使熔(rong)化(hua)的材料互相粘接、擴散而形(xing)成合金或新的化(hua)合物（見(jian)(jian)圖(tu)3-20c）。電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)在(zai)(zai)振(zhen)動(dong)(dong)器的作用下(xia)，離(li)(li)(li)開(kai)了工(gong)件(jian)(jian)，放(fang)電(dian)(dian)(dian)部分(fen)急劇冷卻（見(jian)(jian)圖(tu)3-20d）。經(jing)多次放(fang)電(dian)(dian)(dian)，并相應(ying)地移動(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)的位置，則在(zai)(zai)零件(jian)(jian)表(biao)面形(xing)成強(qiang)化(hua)層。
電火(huo)花表(biao)面強(qiang)化過程中發生了物理(li)化學變化，主要包括超高速淬火(huo)、滲碳、滲氮、電極材(cai)料的(de)轉移等。
a. 超高速淬火
電火(huo)花放(fang)電在模具表面的(de)(de)極小面積上產生(sheng)高(gao)溫，使(shi)該處的(de)(de)金(jin)屬(shu)熔化和(he)部分汽化，當火(huo)花放(fang)電在極短的(de)(de)時(shi)間內(nei)停止后，被加熱了的(de)(de)金(jin)屬(shu)會(hui)以(yi)很快的(de)(de)速度冷(leng)卻下來。這(zhe)相當于對模具表面層進行了超(chao)速淬火(huo)。
b. 滲氮
在(zai)電火花放(fang)電通道區域(yu)內，溫(wen)度(du)很(hen)高，空氣(qi)中的(de)氮(dan)分(fen)子呈原子狀態，它和(he)受高溫(wen)而熔化(hua)(hua)(hua)的(de)金屬有關(guan)的(de)元素合成高硬(ying)度(du)的(de)金屬氮(dan)化(hua)(hua)(hua)物，如氮(dan)化(hua)(hua)(hua)鐵、氮(dan)化(hua)(hua)(hua)鉻等。
c. 滲碳
來自石墨(mo)電極或周圍介質的碳元素(su)，熔解在受(shou)熱而(er)熔化的鐵(tie)中(zhong)，形(xing)成金屬的碳化物(wu)，如(ru)碳化鐵(tie)、碳化鉻等(deng)。
d. 電極材料的轉移
在操作壓力和火花放(fang)電(dian)(dian)的(de)條件下，電(dian)(dian)極(ji)材(cai)料轉移到模具金(jin)屬(shu)熔融表面，有關金(jin)屬(shu)合金(jin)元素(su)（W、Ti、Cr等(deng)）迅速擴散在金(jin)屬(shu)的(de)表面層。
電(dian)火花(hua)表(biao)面強化層具有如下特(te)征：
a. 當采用硬質合金作(zuo)電極材料(liao)時，硬度可(ke)達1100～1400HV（約(yue)70HRC以上）或更高(gao)，耐(nai)熱性、耐(nai)蝕(shi)性和疲(pi)勞強度都大大提高(gao)。
b. 當使用鉻錳、鎢鉻鈷合金、硬質合金作工具電(dian)極強化45鋼時，其耐(nai)磨性比原表層提高2～2.5倍。
c. 用(yong)(yong)石墨作(zuo)(zuo)電極材料強化45鋼，用(yong)(yong)食鹽水作(zuo)(zuo)腐(fu)蝕(shi)性試驗，其耐(nai)蝕(shi)性提高90％；用(yong)(yong)WC、CrMn作(zuo)(zuo)電極強化不銹鋼時，其耐(nai)蝕(shi)性提高3～5倍(bei)。
d. 硬化層厚度為(wei)0.01～0.08mm。
鋼制(zhi)模(mo)具工作表(biao)面的電(dian)火花強化通常采用硬質(zhi)合(he)金電(dian)極。為了(le)使被強化的表(biao)面光潔(jie)，事先必須(xu)將(jiang)模(mo)具和(he)電(dian)極表(biao)面清洗干凈(jing)，然后(hou)手持振動器，將(jiang)電(dian)極沿模(mo)具工作表(biao)面移動，并保持適當壓力，使火花放(fang)電(dian)均勻連續(xu)。
電火花熔(rong)滲合(he)金化層(ceng)的形(xing)成是一(yi)個漸(jian)近過(guo)程(cheng)，在每一(yi)電規范下，合(he)金化層(ceng)厚度(du)出(chu)現最(zui)(zui)大值，在通(tong)常(chang)使(shi)(shi)用(yong)的電容范圍(wei)內，最(zui)(zui)佳單位(wei)面積涂覆時(shi)間為6～12min／c㎡。過(guo)分延長(chang)涂覆時(shi)間將出(chu)現層(ceng)厚減薄的趨勢，并使(shi)(shi)性能惡化。可用(yong)直線方程(cheng)式表示：
如電極YG8、電壓(ya)60V，頻(pin)率250Hz，電容60μF，最(zui)佳涂覆時(shi)間(jian)為6.75min／c㎡，合金化(hua)(hua)層厚度為13μm；電容322μF，涂覆時(shi)間(jian)為11.99min／c㎡，合金化(hua)(hua)層厚度為27μm。
為了降低合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)層的熱疲勞應力(li)和電(dian)火花合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)處理的應力(li)，可穿插(cha)1～2次500℃×4h去應力(li)退火，這樣可獲(huo)得(de)性能優良、層深較厚的表面合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)層。改換電(dian)極材料，可使合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)層繼續增(zeng)(zeng)厚，電(dian)極斷面尺寸(cun)不(bu)影響合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)層的厚度。鋼中w（C）小于0.8％時，隨鋼中碳含量(liang)的增(zeng)(zeng)加合金(jin)(jin)(jin)層增(zeng)(zeng)厚；w（C）大于0.8％時，隨鋼中碳含量(liang)的增(zeng)(zeng)加合金(jin)(jin)(jin)層變(bian)薄。
用(yong)YG8、Nb、Ti、Ta合金化，工(gong)件表面將(jiang)獲得(de)極高的顯微硬(ying)度值。
電火花(hua)合金層比(bi)未經電火花(hua)合金化(hua)處理的(de)模具的(de)熱疲勞性(xing)能(neng)提(ti)高3倍，抗氧化(hua)性(xing)能(neng)提(ti)高兩(liang)倍，在各(ge)種(zhong)試驗介質中的(de)耐(nai)蝕性(xing)提(ti)高3～15倍；表(biao)3-44所示為3Cr2W8V鋼的(de)處理效果(guo)。
電火花(hua)表面強(qiang)化(hua)應用效果顯著。例如用YG8作(zuo)電極，對3Cr2W8V鋼模具(ju)進行電火花(hua)強(qiang)化(hua)處理(li)以后(hou)(hou)，模具(ju)在(zai)各類酸堿中的耐蝕性提高4～15倍；而(er)Cr12鋼模具(ju)刃口部位經電火花(hua)表面強(qiang)化(hua)后(hou)(hou)，模具(ju)的平均使(shi)用壽命由(you)5萬次提高到20萬次。
