電(dian)(dian)火花(hua)表面(mian)(mian)強(qiang)(qiang)化是利用工(gong)具電(dian)(dian)極(ji)與工(gong)件(jian)間(jian)在氣體中(zhong)產生的(de)(de)火花(hua)放電(dian)(dian)作(zuo)用，把作(zuo)為電(dian)(dian)極(ji)的(de)(de)導電(dian)(dian)材(cai)料熔滲進(jin)工(gong)件(jian)表層(ceng)，形成合金化的(de)(de)表面(mian)(mian)強(qiang)(qiang)化層(ceng)，改(gai)善(shan)工(gong)件(jian)表面(mian)(mian)的(de)(de)物理(li)及(ji)化學(xue)性能(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(hua)(hua)的原理是在工(gong)(gong)具電(dian)(dian)(dian)極(ji)與工(gong)(gong)件(jian)之(zhi)間接上(shang)直流電(dian)(dian)(dian)源或交流電(dian)(dian)(dian)源，由(you)于振(zhen)動器的作用使電(dian)(dian)(dian)極(ji)與工(gong)(gong)件(jian)間的放(fang)電(dian)(dian)(dian)間隙頻(pin)繁變化(hua)(hua)，工(gong)(gong)具電(dian)(dian)(dian)極(ji)與工(gong)(gong)件(jian)間不斷產生火(huo)花(hua)放(fang)電(dian)(dian)(dian)，從而實(shi)現對金屬表面的強化(hua)(hua)。
電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)火花(hua)強化(hua)(hua)過程如圖3-20所示。當(dang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)與(yu)工(gong)件(jian)(jian)之(zhi)間(jian)的(de)(de)距(ju)離(li)較大時(shi)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源經(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻R對(dui)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(zhen)動(dong)器的(de)(de)帶動(dong)下向(xiang)模具靠(kao)近(jin)（見圖3-20a）。當(dang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)與(yu)模具之(zhi)間(jian)的(de)(de)間(jian)隙(xi)(xi)接近(jin)到某(mou)個(ge)距(ju)離(li)時(shi)，間(jian)隙(xi)(xi)中的(de)(de)空氣(qi)在強電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場的(de)(de)作(zuo)用下電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)離(li)，產(chan)生火花(hua)放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)（見圖3-20b），使電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)和工(gong)件(jian)(jian)在發生放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)部分的(de)(de)金屬局部熔化(hua)(hua)，甚至汽化(hua)(hua)。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)繼(ji)續(xu)接近(jin)工(gong)件(jian)(jian)并(bing)與(yu)工(gong)件(jian)(jian)接觸時(shi)，火花(hua)放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)停止，在接觸點(dian)流(liu)過短路電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)，使該處(chu)繼(ji)續(xu)加(jia)熱(re)，由(you)于電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)以(yi)適(shi)當(dang)壓(ya)力壓(ya)向(xiang)工(gong)件(jian)(jian)，使熔化(hua)(hua)的(de)(de)材料互相粘(zhan)接、擴(kuo)散而形(xing)成(cheng)合金或新的(de)(de)化(hua)(hua)合物（見圖3-20c）。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)在振(zhen)動(dong)器的(de)(de)作(zuo)用下，離(li)開了工(gong)件(jian)(jian)，放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)部分急劇冷卻（見圖3-20d）。經(jing)多次(ci)放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，并(bing)相應地移動(dong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)的(de)(de)位置，則在零件(jian)(jian)表面形(xing)成(cheng)強化(hua)(hua)層。
電火(huo)花表面強化過(guo)程中發生了物理化學變(bian)化，主要(yao)包(bao)括超高速淬火(huo)、滲碳、滲氮、電極材料的轉(zhuan)移等。
a. 超高速淬火
電(dian)(dian)(dian)火花(hua)放電(dian)(dian)(dian)在模(mo)具(ju)表(biao)面的極小面積上產生高溫，使該處(chu)的金(jin)(jin)屬熔化(hua)和部分汽化(hua)，當(dang)火花(hua)放電(dian)(dian)(dian)在極短的時間內停止(zhi)后，被加熱了的金(jin)(jin)屬會以很快的速度冷(leng)卻(que)下來。這相當(dang)于對模(mo)具(ju)表(biao)面層進行了超(chao)速淬火。
b. 滲氮(dan)
在(zai)電(dian)(dian)火(huo)花放電(dian)(dian)通道區域內，溫度很(hen)高(gao)，空氣中(zhong)的(de)(de)氮分子(zi)呈(cheng)原子(zi)狀(zhuang)態(tai)，它(ta)和受高(gao)溫而熔化(hua)的(de)(de)金屬有關的(de)(de)元素合成高(gao)硬度的(de)(de)金屬氮化(hua)物，如氮化(hua)鐵、氮化(hua)鉻(ge)等。
c. 滲(shen)碳
來自石墨電極或周圍介質(zhi)的(de)碳元素，熔解在受熱而熔化(hua)的(de)鐵中，形成金屬的(de)碳化(hua)物(wu)，如碳化(hua)鐵、碳化(hua)鉻等。
d. 電極(ji)材(cai)料的轉移(yi)
在操(cao)作壓力和(he)火花放電(dian)的條件下，電(dian)極材料轉移到模(mo)具金屬熔融表面，有關(guan)金屬合金元素（W、Ti、Cr等）迅速擴散(san)在金屬的表面層。
電火花表面強(qiang)化層(ceng)具(ju)有如下特(te)征(zheng)：
a. 當采(cai)用(yong)硬(ying)質(zhi)合金作電極材料時，硬(ying)度可達1100～1400HV（約70HRC以上）或更高，耐熱性、耐蝕性和疲(pi)勞強度都大大提高。
b. 當使(shi)用鉻(ge)錳、鎢鉻(ge)鈷合金、硬(ying)質合金作工具電極強化45鋼時(shi)，其耐磨性比(bi)原表層(ceng)提高(gao)2～2.5倍。
c. 用(yong)石墨作電極(ji)材(cai)料強化45鋼，用(yong)食鹽(yan)水作腐蝕(shi)性(xing)(xing)試驗，其(qi)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)提(ti)(ti)高90％；用(yong)WC、CrMn作電極(ji)強化不銹鋼時(shi)，其(qi)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)提(ti)(ti)高3～5倍(bei)。
d. 硬化層(ceng)厚(hou)度為(wei)0.01～0.08mm。
鋼(gang)制(zhi)模具工作(zuo)表(biao)面(mian)的電火(huo)花強化通(tong)常采用硬(ying)質合金(jin)電極(ji)。為(wei)了使(shi)被強化的表(biao)面(mian)光潔，事先必須將模具和電極(ji)表(biao)面(mian)清(qing)洗(xi)干凈，然后手持振動(dong)器，將電極(ji)沿模具工作(zuo)表(biao)面(mian)移動(dong)，并保持適當壓力(li)，使(shi)火(huo)花放(fang)電均勻連續。
電火花熔滲合(he)金化層的(de)形成(cheng)是一個漸近過程，在每(mei)一電規范(fan)下(xia)，合(he)金化層厚(hou)度出(chu)現最大值(zhi)，在通常使用的(de)電容范(fan)圍內，最佳單(dan)位面(mian)積涂覆時間(jian)(jian)為(wei)6～12min／c㎡。過分延長涂覆時間(jian)(jian)將出(chu)現層厚(hou)減薄(bo)的(de)趨勢，并使性能惡化。可用直(zhi)線方程式(shi)表示(shi)：
如電(dian)(dian)極YG8、電(dian)(dian)壓60V，頻率(lv)250Hz，電(dian)(dian)容(rong)60μF，最(zui)佳(jia)涂覆(fu)時(shi)間為(wei)(wei)(wei)6.75min／c㎡，合金化層(ceng)厚度(du)為(wei)(wei)(wei)13μm；電(dian)(dian)容(rong)322μF，涂覆(fu)時(shi)間為(wei)(wei)(wei)11.99min／c㎡，合金化層(ceng)厚度(du)為(wei)(wei)(wei)27μm。
為了降低合(he)(he)金(jin)(jin)化層(ceng)的熱疲(pi)勞應(ying)力和電火(huo)花合(he)(he)金(jin)(jin)化處理(li)的應(ying)力，可(ke)穿插1～2次500℃×4h去應(ying)力退火(huo)，這樣可(ke)獲得性能優良、層(ceng)深較厚的表(biao)面合(he)(he)金(jin)(jin)化層(ceng)。改換電極(ji)材料，可(ke)使(shi)合(he)(he)金(jin)(jin)化層(ceng)繼續增厚，電極(ji)斷面尺(chi)寸不影響合(he)(he)金(jin)(jin)化層(ceng)的厚度(du)。鋼(gang)(gang)中w（C）小于(yu)0.8％時(shi)，隨(sui)鋼(gang)(gang)中碳含量(liang)(liang)的增加合(he)(he)金(jin)(jin)層(ceng)增厚；w（C）大(da)于(yu)0.8％時(shi)，隨(sui)鋼(gang)(gang)中碳含量(liang)(liang)的增加合(he)(he)金(jin)(jin)層(ceng)變薄(bo)。
用(yong)YG8、Nb、Ti、Ta合(he)金(jin)化，工件表面將獲得(de)極(ji)高的顯微(wei)硬(ying)度值(zhi)。
電火(huo)花(hua)合金(jin)(jin)層比未經電火(huo)花(hua)合金(jin)(jin)化處理(li)的模具的熱疲勞性(xing)能提(ti)高3倍，抗氧化性(xing)能提(ti)高兩倍，在(zai)各種試驗(yan)介質中的耐蝕性(xing)提(ti)高3～15倍；表3-44所示(shi)為3Cr2W8V鋼的處理(li)效果。
電(dian)(dian)火花(hua)(hua)(hua)表(biao)面強(qiang)(qiang)化(hua)應用效(xiao)果顯著。例如用YG8作電(dian)(dian)極，對3Cr2W8V鋼(gang)(gang)模(mo)具進行(xing)電(dian)(dian)火花(hua)(hua)(hua)強(qiang)(qiang)化(hua)處理(li)以后，模(mo)具在各(ge)類酸堿中的(de)耐蝕性提(ti)(ti)高4～15倍；而Cr12鋼(gang)(gang)模(mo)具刃口部位經電(dian)(dian)火花(hua)(hua)(hua)表(biao)面強(qiang)(qiang)化(hua)后，模(mo)具的(de)平均(jun)使用壽命由5萬次提(ti)(ti)高到20萬次。
