電(dian)火(huo)花表(biao)(biao)面強化(hua)是利用工具電(dian)極與工件(jian)間(jian)在氣體(ti)中產生的(de)火(huo)花放(fang)電(dian)作用，把作為(wei)電(dian)極的(de)導電(dian)材料熔滲進工件(jian)表(biao)(biao)層(ceng)，形(xing)成合金化(hua)的(de)表(biao)(biao)面強化(hua)層(ceng)，改善工件(jian)表(biao)(biao)面的(de)物(wu)理(li)及化(hua)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)(dian)火(huo)花表面強化的(de)原(yuan)理是(shi)在工(gong)具電(dian)(dian)極(ji)與工(gong)件(jian)之間(jian)(jian)接(jie)上直流電(dian)(dian)源或交流電(dian)(dian)源，由于振動器的(de)作用使電(dian)(dian)極(ji)與工(gong)件(jian)間(jian)(jian)的(de)放電(dian)(dian)間(jian)(jian)隙頻繁(fan)變化，工(gong)具電(dian)(dian)極(ji)與工(gong)件(jian)間(jian)(jian)不斷(duan)產生火(huo)花放電(dian)(dian)，從(cong)而實(shi)現(xian)對金屬表面的(de)強化。
電(dian)(dian)(dian)(dian)火花(hua)強(qiang)(qiang)化過(guo)程如圖3-20所示(shi)。當電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)與工(gong)件(jian)(jian)之間的(de)(de)距(ju)離(li)較大時，電(dian)(dian)(dian)(dian)源經(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻R對(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)容充電(dian)(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)在(zai)(zai)(zai)(zai)振動(dong)器(qi)(qi)的(de)(de)帶動(dong)下(xia)向模具靠近（見(jian)圖3-20a）。當電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)與模具之間的(de)(de)間隙接(jie)(jie)近到某(mou)個距(ju)離(li)時，間隙中的(de)(de)空氣在(zai)(zai)(zai)(zai)強(qiang)(qiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)場的(de)(de)作(zuo)用下(xia)電(dian)(dian)(dian)(dian)離(li)，產生火花(hua)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)（見(jian)圖3-20b），使電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)和工(gong)件(jian)(jian)在(zai)(zai)(zai)(zai)發生放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)部分的(de)(de)金屬局部熔(rong)化，甚至汽化。電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)繼續接(jie)(jie)近工(gong)件(jian)(jian)并(bing)與工(gong)件(jian)(jian)接(jie)(jie)觸時，火花(hua)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)停止，在(zai)(zai)(zai)(zai)接(jie)(jie)觸點流(liu)(liu)過(guo)短路電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)，使該處繼續加(jia)熱，由(you)于電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)以適當壓力壓向工(gong)件(jian)(jian)，使熔(rong)化的(de)(de)材料互相粘接(jie)(jie)、擴散而(er)形成合金或新的(de)(de)化合物（見(jian)圖3-20c）。電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)在(zai)(zai)(zai)(zai)振動(dong)器(qi)(qi)的(de)(de)作(zuo)用下(xia)，離(li)開(kai)了工(gong)件(jian)(jian)，放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)部分急(ji)劇冷卻（見(jian)圖3-20d）。經(jing)(jing)多次放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)，并(bing)相應地移(yi)動(dong)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)的(de)(de)位置，則(ze)在(zai)(zai)(zai)(zai)零件(jian)(jian)表面形成強(qiang)(qiang)化層。
電火花表面強化過程中發(fa)生了(le)物理化學變化，主要(yao)包括超高速淬火、滲碳、滲氮(dan)、電極材料的轉移(yi)等。
a. 超高速淬火(huo)
電火(huo)花(hua)放電在(zai)(zai)模具表面(mian)的極小面(mian)積上產生(sheng)高溫，使(shi)該處的金屬熔(rong)化(hua)和(he)部分汽(qi)化(hua)，當(dang)火(huo)花(hua)放電在(zai)(zai)極短(duan)的時(shi)間內停止后，被加熱了(le)的金屬會以很快的速(su)(su)度冷卻下來。這相當(dang)于對模具表面(mian)層進行了(le)超速(su)(su)淬火(huo)。
b. 滲氮
在電火花放(fang)電通道(dao)區域內，溫度很高(gao)，空(kong)氣中的(de)氮分子(zi)(zi)呈(cheng)原子(zi)(zi)狀態，它和受高(gao)溫而熔化(hua)的(de)金(jin)屬有(you)關的(de)元素合成高(gao)硬度的(de)金(jin)屬氮化(hua)物，如(ru)氮化(hua)鐵、氮化(hua)鉻等。
c. 滲碳
來自石(shi)墨電極或周圍介(jie)質的碳(tan)元素，熔(rong)解在受熱而(er)熔(rong)化的鐵(tie)中，形成(cheng)金屬的碳(tan)化物(wu)，如碳(tan)化鐵(tie)、碳(tan)化鉻等。
d. 電極(ji)材料的(de)轉移
在操作壓(ya)力(li)和火花(hua)放電的(de)條件下，電極材料轉移到模(mo)具金屬熔融表面(mian)，有關金屬合(he)金元(yuan)素(su)（W、Ti、Cr等）迅速擴散在金屬的(de)表面(mian)層。
電火花(hua)表面強(qiang)化(hua)層具有(you)如(ru)下特征：
a. 當(dang)采(cai)用(yong)硬質合金作電極材(cai)料(liao)時，硬度(du)可(ke)達1100～1400HV（約70HRC以上）或更高，耐熱性(xing)(xing)、耐蝕性(xing)(xing)和疲勞強度(du)都大大提高。
b. 當使用(yong)鉻錳、鎢鉻鈷(gu)合金(jin)、硬質合金(jin)作工(gong)具電極強(qiang)化45鋼時，其耐磨(mo)性比原表層提高2～2.5倍。
c. 用(yong)石墨作(zuo)電極(ji)材料強化45鋼，用(yong)食鹽水作(zuo)腐蝕性試驗，其耐蝕性提高(gao)90％；用(yong)WC、CrMn作(zuo)電極(ji)強化不銹鋼時，其耐蝕性提高(gao)3～5倍。
d. 硬化層厚度為(wei)0.01～0.08mm。
鋼制(zhi)模(mo)(mo)具(ju)工(gong)作表(biao)面(mian)的電(dian)火(huo)花強化通常采用硬質合金(jin)電(dian)極(ji)。為了(le)使(shi)(shi)被強化的表(biao)面(mian)光(guang)潔，事先必須將模(mo)(mo)具(ju)和電(dian)極(ji)表(biao)面(mian)清洗干(gan)凈，然后(hou)手持振動(dong)器，將電(dian)極(ji)沿模(mo)(mo)具(ju)工(gong)作表(biao)面(mian)移動(dong)，并保持適當壓力，使(shi)(shi)火(huo)花放電(dian)均勻連(lian)續。
電(dian)火花熔滲合金化(hua)(hua)層(ceng)的形(xing)成是一個漸近過程(cheng)，在每一電(dian)規范下，合金化(hua)(hua)層(ceng)厚度出(chu)現最大值，在通常使用的電(dian)容范圍(wei)內(nei)，最佳單位面積涂覆時間為6～12min／c㎡。過分(fen)延長涂覆時間將(jiang)出(chu)現層(ceng)厚減薄(bo)的趨勢(shi)，并使性能惡化(hua)(hua)。可用直(zhi)線方程(cheng)式表示(shi)：
如電(dian)極YG8、電(dian)壓60V，頻率(lv)250Hz，電(dian)容(rong)60μF，最佳涂覆(fu)(fu)時間為6.75min／c㎡，合金(jin)化層(ceng)厚度為13μm；電(dian)容(rong)322μF，涂覆(fu)(fu)時間為11.99min／c㎡，合金(jin)化層(ceng)厚度為27μm。
為(wei)了降(jiang)低合(he)金(jin)(jin)化(hua)層(ceng)的(de)(de)(de)熱疲(pi)勞應力(li)和電(dian)火(huo)花合(he)金(jin)(jin)化(hua)處理的(de)(de)(de)應力(li)，可穿(chuan)插1～2次500℃×4h去應力(li)退(tui)火(huo)，這樣可獲(huo)得性(xing)能優良(liang)、層(ceng)深較厚(hou)(hou)的(de)(de)(de)表面(mian)合(he)金(jin)(jin)化(hua)層(ceng)。改換電(dian)極材(cai)料(liao)，可使合(he)金(jin)(jin)化(hua)層(ceng)繼續增(zeng)厚(hou)(hou)，電(dian)極斷面(mian)尺(chi)寸不影(ying)響合(he)金(jin)(jin)化(hua)層(ceng)的(de)(de)(de)厚(hou)(hou)度。鋼中(zhong)w（C）小于(yu)0.8％時，隨鋼中(zhong)碳(tan)含(han)量的(de)(de)(de)增(zeng)加合(he)金(jin)(jin)層(ceng)增(zeng)厚(hou)(hou)；w（C）大(da)于(yu)0.8％時，隨鋼中(zhong)碳(tan)含(han)量的(de)(de)(de)增(zeng)加合(he)金(jin)(jin)層(ceng)變薄。
用YG8、Nb、Ti、Ta合金(jin)化(hua)，工件表面將獲得極高(gao)的(de)顯微硬(ying)度值。
電火花合(he)金層比(bi)未(wei)經電火花合(he)金化處理的模(mo)具(ju)的熱疲勞性能(neng)提(ti)(ti)高3倍(bei)，抗氧化性能(neng)提(ti)(ti)高兩倍(bei)，在各種試驗介(jie)質中的耐蝕(shi)性提(ti)(ti)高3～15倍(bei)；表(biao)3-44所示為3Cr2W8V鋼的處理效果(guo)。
電(dian)(dian)(dian)火(huo)(huo)花表(biao)面(mian)強化(hua)應用效果顯著。例如用YG8作電(dian)(dian)(dian)極，對3Cr2W8V鋼模(mo)具(ju)進行(xing)電(dian)(dian)(dian)火(huo)(huo)花強化(hua)處理以后(hou)，模(mo)具(ju)在各類酸堿中的(de)耐(nai)蝕(shi)性提高4～15倍；而Cr12鋼模(mo)具(ju)刃口部位(wei)經電(dian)(dian)(dian)火(huo)(huo)花表(biao)面(mian)強化(hua)后(hou)，模(mo)具(ju)的(de)平均(jun)使(shi)用壽命(ming)由5萬次提高到20萬次。
