電(dian)火(huo)花表(biao)面(mian)強(qiang)化(hua)(hua)是利用工具電(dian)極與工件(jian)間在氣體中(zhong)產生(sheng)的火(huo)花放電(dian)作(zuo)用，把作(zuo)為電(dian)極的導電(dian)材料熔(rong)滲進(jin)工件(jian)表(biao)層(ceng)，形(xing)成(cheng)合金化(hua)(hua)的表(biao)面(mian)強(qiang)化(hua)(hua)層(ceng)，改善工件(jian)表(biao)面(mian)的物理(li)及化(hua)(hua)學性能(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(jin)屬電(dian)火(huo)花表面(mian)強化(hua)的原理是在工(gong)(gong)(gong)具(ju)電(dian)極與(yu)(yu)工(gong)(gong)(gong)件之間接上直(zhi)流(liu)電(dian)源或交流(liu)電(dian)源，由于振(zhen)動(dong)器的作用(yong)使電(dian)極與(yu)(yu)工(gong)(gong)(gong)件間的放(fang)電(dian)間隙頻繁變(bian)化(hua)，工(gong)(gong)(gong)具(ju)電(dian)極與(yu)(yu)工(gong)(gong)(gong)件間不(bu)斷產生火(huo)花放(fang)電(dian)，從而實現對金(jin)屬表面(mian)的強化(hua)。
電(dian)(dian)火花(hua)(hua)強(qiang)化過程如(ru)圖(tu)3-20所示(shi)。當電(dian)(dian)極(ji)與工(gong)件(jian)(jian)之間(jian)的(de)距離(li)較大時，電(dian)(dian)源經電(dian)(dian)阻R對電(dian)(dian)容充(chong)電(dian)(dian)，電(dian)(dian)極(ji)在(zai)(zai)振動器的(de)帶動下(xia)向模具靠近(jin)（見(jian)圖(tu)3-20a）。當電(dian)(dian)極(ji)與模具之間(jian)的(de)間(jian)隙接近(jin)到某個距離(li)時，間(jian)隙中(zhong)的(de)空氣在(zai)(zai)強(qiang)電(dian)(dian)場的(de)作用(yong)下(xia)電(dian)(dian)離(li)，產生(sheng)火花(hua)(hua)放(fang)電(dian)(dian)（見(jian)圖(tu)3-20b），使(shi)電(dian)(dian)極(ji)和工(gong)件(jian)(jian)在(zai)(zai)發(fa)生(sheng)放(fang)電(dian)(dian)部分的(de)金(jin)屬局部熔(rong)化，甚至汽化。電(dian)(dian)極(ji)繼(ji)續接近(jin)工(gong)件(jian)(jian)并與工(gong)件(jian)(jian)接觸時，火花(hua)(hua)放(fang)電(dian)(dian)停止(zhi)，在(zai)(zai)接觸點流(liu)過短(duan)路(lu)電(dian)(dian)流(liu)，使(shi)該(gai)處繼(ji)續加(jia)熱，由于電(dian)(dian)極(ji)以適當壓(ya)力(li)壓(ya)向工(gong)件(jian)(jian)，使(shi)熔(rong)化的(de)材料互相粘(zhan)接、擴(kuo)散而形成合(he)金(jin)或新的(de)化合(he)物（見(jian)圖(tu)3-20c）。電(dian)(dian)極(ji)在(zai)(zai)振動器的(de)作用(yong)下(xia)，離(li)開了工(gong)件(jian)(jian)，放(fang)電(dian)(dian)部分急劇冷卻（見(jian)圖(tu)3-20d）。經多次(ci)放(fang)電(dian)(dian)，并相應地移動電(dian)(dian)極(ji)的(de)位置，則在(zai)(zai)零件(jian)(jian)表面形成強(qiang)化層。
電火(huo)花表面強(qiang)化(hua)過程(cheng)中發生(sheng)了物(wu)理化(hua)學變化(hua)，主要(yao)包括超高速(su)淬火(huo)、滲(shen)碳、滲(shen)氮、電極(ji)材料的(de)轉移等。
a. 超高速淬火
電(dian)火(huo)花放電(dian)在(zai)模具表面(mian)的(de)(de)極小面(mian)積上產生高溫，使該處的(de)(de)金(jin)屬熔(rong)化和部分汽化，當(dang)(dang)火(huo)花放電(dian)在(zai)極短的(de)(de)時間內停止(zhi)后，被(bei)加熱了的(de)(de)金(jin)屬會以很(hen)快的(de)(de)速度冷卻(que)下來。這相當(dang)(dang)于對(dui)模具表面(mian)層(ceng)進(jin)行了超速淬火(huo)。
b. 滲氮
在(zai)電(dian)火花放電(dian)通道(dao)區域內，溫(wen)(wen)度很(hen)高，空氣中的(de)氮分子呈原子狀(zhuang)態，它(ta)和受高溫(wen)(wen)而(er)熔化(hua)的(de)金(jin)屬有關的(de)元素合成(cheng)高硬度的(de)金(jin)屬氮化(hua)物，如氮化(hua)鐵、氮化(hua)鉻等。
c. 滲碳
來自石墨(mo)電極或周圍(wei)介質的(de)碳(tan)(tan)元(yuan)素(su)，熔(rong)解在(zai)受(shou)熱而熔(rong)化(hua)的(de)鐵中(zhong)，形成金屬的(de)碳(tan)(tan)化(hua)物，如碳(tan)(tan)化(hua)鐵、碳(tan)(tan)化(hua)鉻等。
d. 電極材料的(de)轉移
在操作(zuo)壓(ya)力和火花放(fang)電的條(tiao)件下，電極材料轉移到模具金(jin)(jin)(jin)屬熔融表(biao)面，有關金(jin)(jin)(jin)屬合金(jin)(jin)(jin)元素(su)（W、Ti、Cr等(deng)）迅速擴散在金(jin)(jin)(jin)屬的表(biao)面層。
電火花表面強化層具有如下(xia)特征：
a. 當采用硬(ying)質合金作電極材(cai)料時，硬(ying)度可達1100～1400HV（約(yue)70HRC以上）或更高，耐熱性、耐蝕性和疲勞強(qiang)度都大大提高。
b. 當使用鉻錳(meng)、鎢鉻鈷合金、硬質(zhi)合金作工具電極強化45鋼時，其(qi)耐(nai)磨性比原表層提高(gao)2～2.5倍。
c. 用(yong)石墨作(zuo)電極材料(liao)強(qiang)化(hua)(hua)45鋼，用(yong)食鹽(yan)水作(zuo)腐(fu)蝕性試驗，其(qi)耐(nai)蝕性提高90％；用(yong)WC、CrMn作(zuo)電極強(qiang)化(hua)(hua)不(bu)銹鋼時，其(qi)耐(nai)蝕性提高3～5倍。
d. 硬化層厚度(du)為0.01～0.08mm。
鋼制模具(ju)工作表(biao)面(mian)的(de)電火花強化(hua)通(tong)常采(cai)用硬質合金(jin)電極(ji)。為了使(shi)被(bei)強化(hua)的(de)表(biao)面(mian)光潔(jie)，事先必須將(jiang)(jiang)模具(ju)和電極(ji)表(biao)面(mian)清(qing)洗干凈，然(ran)后(hou)手持振動(dong)(dong)器，將(jiang)(jiang)電極(ji)沿模具(ju)工作表(biao)面(mian)移動(dong)(dong)，并(bing)保持適當壓力，使(shi)火花放電均勻連(lian)續。
電火(huo)花熔滲合金化層(ceng)的(de)形成是一個漸近過程(cheng)，在(zai)每一電規(gui)范下，合金化層(ceng)厚度出現(xian)最大值，在(zai)通常使(shi)用(yong)的(de)電容(rong)范圍內，最佳單位面(mian)積涂(tu)覆時(shi)間(jian)為6～12min／c㎡。過分延(yan)長涂(tu)覆時(shi)間(jian)將出現(xian)層(ceng)厚減薄的(de)趨勢，并使(shi)性能惡(e)化。可用(yong)直線方程(cheng)式表示：
如電(dian)極YG8、電(dian)壓60V，頻率250Hz，電(dian)容60μF，最佳涂(tu)覆時間為(wei)(wei)6.75min／c㎡，合金化層厚(hou)度為(wei)(wei)13μm；電(dian)容322μF，涂(tu)覆時間為(wei)(wei)11.99min／c㎡，合金化層厚(hou)度為(wei)(wei)27μm。
為了(le)降低合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)化(hua)層(ceng)的(de)(de)熱疲勞應(ying)(ying)力(li)和電火(huo)(huo)花合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)化(hua)處理(li)的(de)(de)應(ying)(ying)力(li)，可(ke)穿插(cha)1～2次500℃×4h去應(ying)(ying)力(li)退(tui)火(huo)(huo)，這樣(yang)可(ke)獲(huo)得性能優良、層(ceng)深較厚(hou)的(de)(de)表面合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)化(hua)層(ceng)。改換(huan)電極材料，可(ke)使(shi)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)化(hua)層(ceng)繼續增厚(hou)，電極斷面尺(chi)寸不影響合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)化(hua)層(ceng)的(de)(de)厚(hou)度(du)。鋼中w（C）小于0.8％時，隨(sui)鋼中碳含量的(de)(de)增加合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)層(ceng)增厚(hou)；w（C）大于0.8％時，隨(sui)鋼中碳含量的(de)(de)增加合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)層(ceng)變薄(bo)。
用(yong)YG8、Nb、Ti、Ta合金化，工件表面(mian)將獲(huo)得極高(gao)的顯微硬度值。
電(dian)火花(hua)(hua)合金層(ceng)比(bi)未經電(dian)火花(hua)(hua)合金化處理的模具(ju)的熱疲勞性(xing)能提(ti)(ti)高(gao)3倍(bei)，抗氧(yang)化性(xing)能提(ti)(ti)高(gao)兩(liang)倍(bei)，在各種試驗介(jie)質中(zhong)的耐蝕性(xing)提(ti)(ti)高(gao)3～15倍(bei)；表3-44所示為3Cr2W8V鋼的處理效果。
電(dian)(dian)火(huo)(huo)花表面(mian)強化(hua)(hua)應用(yong)效果顯著。例(li)如用(yong)YG8作電(dian)(dian)極，對3Cr2W8V鋼模(mo)具進行電(dian)(dian)火(huo)(huo)花強化(hua)(hua)處理(li)以后，模(mo)具在(zai)各類酸堿中的(de)耐蝕性(xing)提(ti)高4～15倍(bei)；而Cr12鋼模(mo)具刃口部位(wei)經電(dian)(dian)火(huo)(huo)花表面(mian)強化(hua)(hua)后，模(mo)具的(de)平均(jun)使(shi)用(yong)壽(shou)命由5萬次(ci)提(ti)高到20萬次(ci)。
