電(dian)火花表(biao)面強化(hua)是利用工具電(dian)極(ji)與工件間在氣體中(zhong)產(chan)生的(de)(de)(de)火花放電(dian)作用，把(ba)作為電(dian)極(ji)的(de)(de)(de)導(dao)電(dian)材料熔(rong)滲進(jin)工件表(biao)層，形成合金化(hua)的(de)(de)(de)表(biao)面強化(hua)層，改善工件表(biao)面的(de)(de)(de)物理(li)及化(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。
金屬電(dian)(dian)火花(hua)表(biao)面強化的原理(li)是在工具電(dian)(dian)極與(yu)工件(jian)之間接上直流電(dian)(dian)源或交流電(dian)(dian)源，由于振動器的作用使電(dian)(dian)極與(yu)工件(jian)間的放電(dian)(dian)間隙(xi)頻繁變(bian)化，工具電(dian)(dian)極與(yu)工件(jian)間不(bu)斷(duan)產生火花(hua)放電(dian)(dian)，從而(er)實現對金屬表(biao)面的強化。
電(dian)(dian)(dian)火花強(qiang)(qiang)化過程(cheng)如圖(tu)(tu)3-20所(suo)示。當(dang)電(dian)(dian)(dian)極與(yu)(yu)工件(jian)之間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)距(ju)離較大時，電(dian)(dian)(dian)源(yuan)經(jing)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)R對電(dian)(dian)(dian)容充電(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)極在(zai)(zai)振動(dong)(dong)(dong)器的(de)(de)帶動(dong)(dong)(dong)下向模具(ju)靠近（見(jian)圖(tu)(tu)3-20a）。當(dang)電(dian)(dian)(dian)極與(yu)(yu)模具(ju)之間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)間(jian)(jian)(jian)隙接近到某個距(ju)離時，間(jian)(jian)(jian)隙中的(de)(de)空氣在(zai)(zai)強(qiang)(qiang)電(dian)(dian)(dian)場的(de)(de)作用下電(dian)(dian)(dian)離，產生(sheng)火花放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)（見(jian)圖(tu)(tu)3-20b），使電(dian)(dian)(dian)極和工件(jian)在(zai)(zai)發生(sheng)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)部(bu)分(fen)的(de)(de)金(jin)屬局(ju)部(bu)熔(rong)化，甚至汽化。電(dian)(dian)(dian)極繼(ji)續接近工件(jian)并與(yu)(yu)工件(jian)接觸時，火花放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)停止，在(zai)(zai)接觸點流過短路電(dian)(dian)(dian)流，使該處繼(ji)續加(jia)熱，由于電(dian)(dian)(dian)極以(yi)適當(dang)壓力壓向工件(jian)，使熔(rong)化的(de)(de)材料互相粘接、擴(kuo)散而形成合(he)金(jin)或新的(de)(de)化合(he)物（見(jian)圖(tu)(tu)3-20c）。電(dian)(dian)(dian)極在(zai)(zai)振動(dong)(dong)(dong)器的(de)(de)作用下，離開了工件(jian)，放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)部(bu)分(fen)急(ji)劇(ju)冷卻（見(jian)圖(tu)(tu)3-20d）。經(jing)多(duo)次放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)，并相應地移(yi)動(dong)(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)極的(de)(de)位(wei)置(zhi)，則在(zai)(zai)零件(jian)表面形成強(qiang)(qiang)化層(ceng)。
電火花(hua)表(biao)面強化(hua)過程中發生了物理(li)化(hua)學變化(hua)，主(zhu)要包括超(chao)高速淬火、滲碳(tan)、滲氮、電極材料的(de)轉移等。
a. 超高速淬火
電火花(hua)放(fang)電在(zai)模(mo)具(ju)(ju)表(biao)面(mian)(mian)的極小(xiao)面(mian)(mian)積上產生(sheng)高溫(wen)，使該處(chu)的金(jin)屬熔化(hua)和部分(fen)汽(qi)化(hua)，當(dang)火花(hua)放(fang)電在(zai)極短(duan)的時(shi)間內停止(zhi)后(hou)，被加熱了(le)的金(jin)屬會(hui)以很(hen)快的速度冷卻下(xia)來。這相當(dang)于對模(mo)具(ju)(ju)表(biao)面(mian)(mian)層進行了(le)超速淬火。
b. 滲氮
在電火花(hua)放電通道區域內，溫(wen)度很高，空氣中(zhong)的(de)氮(dan)分子(zi)呈原(yuan)子(zi)狀態，它(ta)和受(shou)高溫(wen)而熔化(hua)的(de)金(jin)屬有(you)關(guan)的(de)元(yuan)素(su)合成高硬度的(de)金(jin)屬氮(dan)化(hua)物，如氮(dan)化(hua)鐵、氮(dan)化(hua)鉻等。
c. 滲碳
來自石墨(mo)電極(ji)或周圍介質的碳(tan)元素，熔解在受(shou)熱而熔化的鐵中，形(xing)成金屬的碳(tan)化物，如碳(tan)化鐵、碳(tan)化鉻等(deng)。
d. 電極材料(liao)的轉移
在操作壓力和火花(hua)放電的(de)條件下，電極材料轉(zhuan)移到模(mo)具金(jin)屬(shu)(shu)熔融表面，有(you)關金(jin)屬(shu)(shu)合(he)金(jin)元素（W、Ti、Cr等）迅速(su)擴散在金(jin)屬(shu)(shu)的(de)表面層。
電(dian)火花表面強化層具有如下特征(zheng)：
a. 當采(cai)用硬(ying)質合金作電極材(cai)料時，硬(ying)度(du)可達(da)1100～1400HV（約70HRC以上）或更(geng)高，耐(nai)熱性、耐(nai)蝕性和(he)疲勞強度(du)都大大提高。
b. 當(dang)使用(yong)鉻(ge)錳、鎢(wu)鉻(ge)鈷合金、硬質合金作工具電極強(qiang)化45鋼時，其耐磨性比原表層提高(gao)2～2.5倍。
c. 用石墨作電(dian)極材(cai)料強(qiang)化(hua)45鋼(gang)，用食鹽水作腐(fu)蝕(shi)性(xing)試驗，其耐蝕(shi)性(xing)提高90％；用WC、CrMn作電(dian)極強(qiang)化(hua)不(bu)銹鋼(gang)時，其耐蝕(shi)性(xing)提高3～5倍。
d. 硬化(hua)層厚度為0.01～0.08mm。
鋼制模(mo)具工(gong)作表(biao)面的電(dian)(dian)火花強(qiang)化通(tong)常(chang)采(cai)用硬(ying)質合(he)金電(dian)(dian)極。為了使(shi)被(bei)強(qiang)化的表(biao)面光潔，事先必(bi)須將模(mo)具和電(dian)(dian)極表(biao)面清(qing)洗干凈，然后(hou)手(shou)持振動器(qi)，將電(dian)(dian)極沿模(mo)具工(gong)作表(biao)面移動，并(bing)保(bao)持適當壓力(li)，使(shi)火花放電(dian)(dian)均勻連續。
電火(huo)花熔滲合金化層(ceng)的(de)(de)形成是一(yi)個(ge)漸近過(guo)程(cheng)，在每一(yi)電規范下(xia)，合金化層(ceng)厚度(du)出現最大(da)值，在通常(chang)使用的(de)(de)電容范圍內，最佳單位面積涂覆時間為(wei)6～12min／c㎡。過(guo)分(fen)延長涂覆時間將出現層(ceng)厚減薄(bo)的(de)(de)趨(qu)勢，并使性(xing)能惡化。可用直線方程(cheng)式表示：
如電極YG8、電壓60V，頻率250Hz，電容60μF，最佳涂覆時間為(wei)6.75min／c㎡，合金化(hua)層厚度(du)為(wei)13μm；電容322μF，涂覆時間為(wei)11.99min／c㎡，合金化(hua)層厚度(du)為(wei)27μm。
為(wei)了降低合(he)(he)金化層(ceng)的熱疲勞應(ying)力(li)和電火花合(he)(he)金化處理的應(ying)力(li)，可(ke)穿插1～2次(ci)500℃×4h去應(ying)力(li)退(tui)火，這樣可(ke)獲得性能優良、層(ceng)深較厚(hou)的表面合(he)(he)金化層(ceng)。改換電極材料(liao)，可(ke)使合(he)(he)金化層(ceng)繼(ji)續(xu)增(zeng)(zeng)厚(hou)，電極斷面尺寸不影響合(he)(he)金化層(ceng)的厚(hou)度。鋼(gang)(gang)中(zhong)w（C）小(xiao)于0.8％時，隨鋼(gang)(gang)中(zhong)碳含量的增(zeng)(zeng)加合(he)(he)金層(ceng)增(zeng)(zeng)厚(hou)；w（C）大(da)于0.8％時，隨鋼(gang)(gang)中(zhong)碳含量的增(zeng)(zeng)加合(he)(he)金層(ceng)變薄。
用(yong)YG8、Nb、Ti、Ta合金化，工件表面(mian)將獲得極(ji)高的顯微(wei)硬度值(zhi)。
電(dian)火(huo)花(hua)(hua)合金(jin)層(ceng)比未經電(dian)火(huo)花(hua)(hua)合金(jin)化處理(li)的模具的熱(re)疲(pi)勞性能提(ti)高3倍(bei)，抗(kang)氧化性能提(ti)高兩(liang)倍(bei)，在(zai)各種試驗介質中的耐蝕性提(ti)高3～15倍(bei)；表(biao)3-44所示為3Cr2W8V鋼的處理(li)效果。
電(dian)火(huo)花表(biao)面強化應用(yong)(yong)效果(guo)顯著(zhu)。例如用(yong)(yong)YG8作(zuo)電(dian)極(ji)，對(dui)3Cr2W8V鋼模(mo)(mo)具進行電(dian)火(huo)花強化處理以后，模(mo)(mo)具在各類酸(suan)堿(jian)中的耐蝕(shi)性提高(gao)4～15倍(bei)；而Cr12鋼模(mo)(mo)具刃口部位經(jing)電(dian)火(huo)花表(biao)面強化后，模(mo)(mo)具的平均使用(yong)(yong)壽(shou)命由5萬次提高(gao)到20萬次。
