電火花(hua)表(biao)面強化(hua)是利用(yong)工(gong)具電極與工(gong)件(jian)間(jian)在氣(qi)體中產生(sheng)的火花(hua)放電作用(yong)，把作為電極的導電材(cai)料熔滲(shen)進工(gong)件(jian)表(biao)層，形成合金化(hua)的表(biao)面強化(hua)層，改善工(gong)件(jian)表(biao)面的物理及化(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)(huo)花(hua)表面(mian)強(qiang)化的(de)原理(li)是在工(gong)(gong)(gong)具電(dian)(dian)極(ji)與(yu)工(gong)(gong)(gong)件(jian)之間接(jie)上(shang)直流(liu)電(dian)(dian)源或交流(liu)電(dian)(dian)源，由于(yu)振動器的(de)作用使電(dian)(dian)極(ji)與(yu)工(gong)(gong)(gong)件(jian)間的(de)放電(dian)(dian)間隙(xi)頻繁變化，工(gong)(gong)(gong)具電(dian)(dian)極(ji)與(yu)工(gong)(gong)(gong)件(jian)間不斷產生火(huo)(huo)花(hua)放電(dian)(dian)，從而實現(xian)對金屬表面(mian)的(de)強(qiang)化。
電(dian)(dian)火(huo)花(hua)(hua)強(qiang)化(hua)(hua)(hua)過程如(ru)圖3-20所示。當(dang)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)與工件之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)距離較大時(shi)，電(dian)(dian)源經(jing)電(dian)(dian)阻R對電(dian)(dian)容充電(dian)(dian)，電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)在(zai)(zai)(zai)振動(dong)(dong)器(qi)的(de)(de)(de)帶動(dong)(dong)下(xia)向模具靠近(jin)（見圖3-20a）。當(dang)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)與模具之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)間(jian)(jian)隙接(jie)近(jin)到某個距離時(shi)，間(jian)(jian)隙中的(de)(de)(de)空氣(qi)在(zai)(zai)(zai)強(qiang)電(dian)(dian)場(chang)的(de)(de)(de)作用下(xia)電(dian)(dian)離，產生(sheng)火(huo)花(hua)(hua)放(fang)電(dian)(dian)（見圖3-20b），使電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)和工件在(zai)(zai)(zai)發生(sheng)放(fang)電(dian)(dian)部分的(de)(de)(de)金屬局部熔(rong)化(hua)(hua)(hua)，甚至汽化(hua)(hua)(hua)。電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)繼(ji)續接(jie)近(jin)工件并(bing)與工件接(jie)觸時(shi)，火(huo)花(hua)(hua)放(fang)電(dian)(dian)停止，在(zai)(zai)(zai)接(jie)觸點(dian)流過短(duan)路電(dian)(dian)流，使該處繼(ji)續加熱，由于電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)以適當(dang)壓力壓向工件，使熔(rong)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)材料互相(xiang)粘接(jie)、擴散而形(xing)成合(he)金或新的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)（見圖3-20c）。電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)在(zai)(zai)(zai)振動(dong)(dong)器(qi)的(de)(de)(de)作用下(xia)，離開了工件，放(fang)電(dian)(dian)部分急劇冷卻（見圖3-20d）。經(jing)多(duo)次放(fang)電(dian)(dian)，并(bing)相(xiang)應地移動(dong)(dong)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)位置，則在(zai)(zai)(zai)零件表面形(xing)成強(qiang)化(hua)(hua)(hua)層。
電(dian)火花表面強化(hua)(hua)過程(cheng)中發生(sheng)了(le)物理化(hua)(hua)學(xue)變化(hua)(hua)，主要包括超(chao)高速淬火、滲碳、滲氮(dan)、電(dian)極材料的(de)轉移等。
a. 超高速淬火
電火花放(fang)電在模具表(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)極小面(mian)(mian)(mian)積上(shang)產生高(gao)溫，使該(gai)處的(de)金屬(shu)熔化(hua)和部分汽化(hua)，當火花放(fang)電在極短的(de)時間內(nei)停止后，被加熱了的(de)金屬(shu)會以很(hen)快的(de)速度冷卻下(xia)來(lai)。這相當于對(dui)模具表(biao)面(mian)(mian)(mian)層進行了超速淬火。
b. 滲氮
在電火花放電通道區域內(nei)，溫度很高，空氣中的氮分子(zi)呈原子(zi)狀(zhuang)態，它和(he)受高溫而熔化(hua)的金(jin)屬有關的元(yuan)素合成高硬(ying)度的金(jin)屬氮化(hua)物(wu)，如氮化(hua)鐵(tie)、氮化(hua)鉻等。
c. 滲(shen)碳
來自石墨電極或(huo)周(zhou)圍介質(zhi)的碳(tan)元素，熔解在(zai)受熱(re)而熔化(hua)(hua)的鐵中(zhong)，形成(cheng)金屬的碳(tan)化(hua)(hua)物，如(ru)碳(tan)化(hua)(hua)鐵、碳(tan)化(hua)(hua)鉻(ge)等。
d. 電極材(cai)料的轉移
在(zai)操作壓力(li)和火花放電的(de)條件下(xia)，電極(ji)材料轉移到模(mo)具(ju)金屬(shu)熔融表面(mian)(mian)，有關(guan)金屬(shu)合金元素（W、Ti、Cr等）迅速擴散在(zai)金屬(shu)的(de)表面(mian)(mian)層。
電火花表面(mian)強(qiang)化層具有如下特征：
a. 當采用(yong)硬(ying)(ying)質合金作電極材料時，硬(ying)(ying)度(du)可(ke)達1100～1400HV（約70HRC以上）或更(geng)高，耐熱性(xing)、耐蝕性(xing)和疲勞強度(du)都大大提(ti)高。
b. 當使用(yong)鉻錳、鎢鉻鈷(gu)合金、硬質合金作工(gong)具電極強化45鋼時，其耐磨性比原表層提高2～2.5倍。
c. 用石墨作(zuo)電(dian)極材料(liao)強(qiang)化45鋼，用食(shi)鹽水作(zuo)腐蝕性(xing)試驗，其耐蝕性(xing)提(ti)高(gao)90％；用WC、CrMn作(zuo)電(dian)極強(qiang)化不銹鋼時，其耐蝕性(xing)提(ti)高(gao)3～5倍。
d. 硬化層厚度為0.01～0.08mm。
鋼制模具工作(zuo)表(biao)(biao)面(mian)的電火花強化通常采用硬(ying)質合金(jin)電極(ji)。為了使被強化的表(biao)(biao)面(mian)光潔，事先必須將(jiang)(jiang)模具和電極(ji)表(biao)(biao)面(mian)清洗干凈，然后手持振動(dong)(dong)器，將(jiang)(jiang)電極(ji)沿模具工作(zuo)表(biao)(biao)面(mian)移(yi)動(dong)(dong)，并(bing)保(bao)持適(shi)當壓(ya)力，使火花放電均勻連續。
電(dian)火花熔滲合金(jin)化層(ceng)的(de)形成是(shi)一個漸近過(guo)程(cheng)，在每(mei)一電(dian)規范下，合金(jin)化層(ceng)厚度(du)出(chu)現(xian)最大值，在通常(chang)使用(yong)的(de)電(dian)容范圍內，最佳單位面積涂(tu)覆時間(jian)為6～12min／c㎡。過(guo)分延長涂(tu)覆時間(jian)將出(chu)現(xian)層(ceng)厚減薄的(de)趨勢，并使性能惡化。可用(yong)直線方程(cheng)式表示：
如電極YG8、電壓60V，頻(pin)率250Hz，電容60μF，最佳涂覆(fu)時(shi)間為(wei)6.75min／c㎡，合金化(hua)(hua)層(ceng)厚度(du)為(wei)13μm；電容322μF，涂覆(fu)時(shi)間為(wei)11.99min／c㎡，合金化(hua)(hua)層(ceng)厚度(du)為(wei)27μm。
為了降低合(he)金(jin)(jin)化(hua)層(ceng)(ceng)的(de)(de)熱疲勞應力(li)和電(dian)火花合(he)金(jin)(jin)化(hua)處理的(de)(de)應力(li)，可穿插1～2次500℃×4h去應力(li)退火，這樣可獲(huo)得性能優良、層(ceng)(ceng)深較(jiao)厚的(de)(de)表面合(he)金(jin)(jin)化(hua)層(ceng)(ceng)。改換(huan)電(dian)極(ji)材(cai)料，可使(shi)合(he)金(jin)(jin)化(hua)層(ceng)(ceng)繼續(xu)增(zeng)厚，電(dian)極(ji)斷面尺寸不影響合(he)金(jin)(jin)化(hua)層(ceng)(ceng)的(de)(de)厚度。鋼中(zhong)(zhong)w（C）小(xiao)于0.8％時(shi)，隨鋼中(zhong)(zhong)碳含(han)(han)量的(de)(de)增(zeng)加(jia)合(he)金(jin)(jin)層(ceng)(ceng)增(zeng)厚；w（C）大于0.8％時(shi)，隨鋼中(zhong)(zhong)碳含(han)(han)量的(de)(de)增(zeng)加(jia)合(he)金(jin)(jin)層(ceng)(ceng)變薄。
用(yong)YG8、Nb、Ti、Ta合金化，工(gong)件表面將獲得極高的顯微硬度值。
電(dian)(dian)火花(hua)合金層比(bi)未經電(dian)(dian)火花(hua)合金化處(chu)理的模具的熱(re)疲勞性(xing)能提高(gao)3倍，抗氧化性(xing)能提高(gao)兩倍，在各種試驗介質中的耐蝕性(xing)提高(gao)3～15倍；表3-44所(suo)示為(wei)3Cr2W8V鋼(gang)的處(chu)理效果。
電(dian)火花(hua)表面強化應用效果顯著。例如(ru)用YG8作電(dian)極，對3Cr2W8V鋼模(mo)具(ju)進行電(dian)火花(hua)強化處理以后，模(mo)具(ju)在各類(lei)酸(suan)堿中(zhong)的耐蝕性提(ti)高(gao)(gao)4～15倍；而Cr12鋼模(mo)具(ju)刃口部(bu)位經電(dian)火花(hua)表面強化后，模(mo)具(ju)的平均使用壽命由(you)5萬次(ci)提(ti)高(gao)(gao)到20萬次(ci)。
