電(dian)火(huo)(huo)花表(biao)(biao)面(mian)(mian)強(qiang)(qiang)化是(shi)利用工具電(dian)極與工件間在氣體中產生的(de)火(huo)(huo)花放電(dian)作用，把作為電(dian)極的(de)導電(dian)材(cai)料熔滲進工件表(biao)(biao)層，形成合(he)金(jin)化的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)強(qiang)(qiang)化層，改善(shan)工件表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)物理及化學(xue)性(xing)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(jin)屬電(dian)火(huo)花(hua)表面強(qiang)化(hua)(hua)(hua)的原(yuan)理是在工(gong)具電(dian)極(ji)與(yu)(yu)工(gong)件(jian)(jian)之間(jian)(jian)接上直流(liu)電(dian)源或交流(liu)電(dian)源，由于振動(dong)器的作用(yong)使(shi)電(dian)極(ji)與(yu)(yu)工(gong)件(jian)(jian)間(jian)(jian)的放電(dian)間(jian)(jian)隙(xi)頻繁變化(hua)(hua)(hua)，工(gong)具電(dian)極(ji)與(yu)(yu)工(gong)件(jian)(jian)間(jian)(jian)不斷產生火(huo)花(hua)放電(dian)，從而(er)實現對金(jin)屬表面的強(qiang)化(hua)(hua)(hua)。
電(dian)火花強化過(guo)程如圖3-20所示(shi)。當(dang)電(dian)極(ji)(ji)與(yu)工(gong)件(jian)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)距離(li)較大時，電(dian)源經電(dian)阻R對電(dian)容充電(dian)，電(dian)極(ji)(ji)在振(zhen)動(dong)(dong)器的(de)(de)(de)(de)帶動(dong)(dong)下向模具(ju)靠近(jin)（見圖3-20a）。當(dang)電(dian)極(ji)(ji)與(yu)模具(ju)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)間(jian)隙接(jie)(jie)近(jin)到某個距離(li)時，間(jian)隙中的(de)(de)(de)(de)空氣在強電(dian)場的(de)(de)(de)(de)作用下電(dian)離(li)，產生火花放電(dian)（見圖3-20b），使電(dian)極(ji)(ji)和工(gong)件(jian)在發生放電(dian)部(bu)分的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬局部(bu)熔化，甚至汽化。電(dian)極(ji)(ji)繼續(xu)接(jie)(jie)近(jin)工(gong)件(jian)并(bing)(bing)與(yu)工(gong)件(jian)接(jie)(jie)觸時，火花放電(dian)停止，在接(jie)(jie)觸點流過(guo)短路電(dian)流，使該處繼續(xu)加(jia)熱，由于電(dian)極(ji)(ji)以適當(dang)壓力壓向工(gong)件(jian)，使熔化的(de)(de)(de)(de)材料(liao)互相(xiang)粘接(jie)(jie)、擴(kuo)散而形成合金(jin)或新的(de)(de)(de)(de)化合物（見圖3-20c）。電(dian)極(ji)(ji)在振(zhen)動(dong)(dong)器的(de)(de)(de)(de)作用下，離(li)開(kai)了工(gong)件(jian)，放電(dian)部(bu)分急劇冷卻（見圖3-20d）。經多次放電(dian)，并(bing)(bing)相(xiang)應地(di)移動(dong)(dong)電(dian)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)位置，則在零件(jian)表(biao)面(mian)形成強化層。
電火花(hua)表(biao)面強(qiang)化過程中發生了物理化學(xue)變化，主(zhu)要包括(kuo)超高速淬火、滲碳、滲氮(dan)、電極材料(liao)的(de)轉(zhuan)移(yi)等。
a. 超高速淬火(huo)
電(dian)火花放電(dian)在模(mo)具表面(mian)的極(ji)(ji)小面(mian)積上產(chan)生高溫，使該處(chu)的金(jin)屬熔化和(he)部分汽化，當(dang)火花放電(dian)在極(ji)(ji)短的時(shi)間內停止后，被加熱了的金(jin)屬會(hui)以很(hen)快的速度冷卻下來。這相當(dang)于對(dui)模(mo)具表面(mian)層進行了超速淬火。
b. 滲氮
在電火(huo)花(hua)放(fang)電通道區域內，溫度很高(gao)，空(kong)氣中的(de)氮(dan)分(fen)子(zi)呈(cheng)原子(zi)狀態(tai)，它和受(shou)高(gao)溫而熔化的(de)金屬有關的(de)元素合成高(gao)硬度的(de)金屬氮(dan)化物，如(ru)氮(dan)化鐵、氮(dan)化鉻等。
c. 滲碳
來(lai)自石墨電極(ji)或周圍介(jie)質的(de)碳(tan)元素，熔解在受熱(re)而熔化(hua)的(de)鐵中，形成金屬的(de)碳(tan)化(hua)物(wu)，如碳(tan)化(hua)鐵、碳(tan)化(hua)鉻等(deng)。
d. 電(dian)極材料的轉移
在(zai)操作壓力和火花放電的(de)條件下，電極材料轉移到模具金(jin)屬(shu)熔融表面，有關金(jin)屬(shu)合(he)金(jin)元素（W、Ti、Cr等）迅速擴散在(zai)金(jin)屬(shu)的(de)表面層。
電火花(hua)表面強(qiang)化層具有如下特征(zheng)：
a. 當采(cai)用硬質合(he)金作(zuo)電極材料時(shi)，硬度(du)可(ke)達1100～1400HV（約70HRC以上）或更高，耐(nai)熱(re)性、耐(nai)蝕性和(he)疲勞(lao)強度(du)都大大提(ti)高。
b. 當使用鉻錳、鎢鉻鈷(gu)合金(jin)、硬質(zhi)合金(jin)作工具電極強化45鋼時(shi)，其耐磨性比原表層提高(gao)2～2.5倍。
c. 用(yong)石墨作(zuo)電(dian)極材料強化45鋼(gang)，用(yong)食鹽水作(zuo)腐蝕(shi)性試驗，其耐蝕(shi)性提(ti)高90％；用(yong)WC、CrMn作(zuo)電(dian)極強化不銹鋼(gang)時，其耐蝕(shi)性提(ti)高3～5倍。
d. 硬化層(ceng)厚(hou)度為0.01～0.08mm。
鋼制模具工作表(biao)面(mian)的(de)電(dian)火花強(qiang)化通常采(cai)用硬質(zhi)合金電(dian)極(ji)。為了使被強(qiang)化的(de)表(biao)面(mian)光潔，事先必(bi)須將模具和電(dian)極(ji)表(biao)面(mian)清洗干凈，然后手(shou)持(chi)振動器，將電(dian)極(ji)沿模具工作表(biao)面(mian)移動，并保(bao)持(chi)適當壓力(li)，使火花放電(dian)均勻連(lian)續(xu)。
電火(huo)花熔滲合(he)金化層的(de)形成是一個漸近過(guo)程(cheng)，在每一電規范下，合(he)金化層厚度(du)出現最大(da)值(zhi)，在通常使(shi)用的(de)電容范圍內(nei)，最佳單(dan)位面積涂覆時間為6～12min／c㎡。過(guo)分延長涂覆時間將出現層厚減薄的(de)趨勢，并使(shi)性(xing)能惡(e)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(zui)佳涂(tu)覆(fu)時間(jian)為(wei)(wei)6.75min／c㎡，合金化(hua)層厚(hou)度(du)為(wei)(wei)13μm；電容322μF，涂(tu)覆(fu)時間(jian)為(wei)(wei)11.99min／c㎡，合金化(hua)層厚(hou)度(du)為(wei)(wei)27μm。
為了降(jiang)低合(he)(he)金(jin)化層的熱疲勞應力(li)(li)和電(dian)(dian)火花合(he)(he)金(jin)化處理的應力(li)(li)，可穿插1～2次500℃×4h去應力(li)(li)退火，這樣可獲得性能(neng)優良、層深較厚(hou)的表面合(he)(he)金(jin)化層。改換電(dian)(dian)極材料，可使合(he)(he)金(jin)化層繼續增(zeng)(zeng)厚(hou)，電(dian)(dian)極斷(duan)面尺寸不(bu)影響合(he)(he)金(jin)化層的厚(hou)度。鋼中(zhong)w（C）小于0.8％時(shi)，隨(sui)鋼中(zhong)碳含量的增(zeng)(zeng)加合(he)(he)金(jin)層增(zeng)(zeng)厚(hou)；w（C）大于0.8％時(shi)，隨(sui)鋼中(zhong)碳含量的增(zeng)(zeng)加合(he)(he)金(jin)層變(bian)薄。
用YG8、Nb、Ti、Ta合金化，工件表面將獲得極高的(de)顯微硬度值。
電火花合金層比(bi)未經電火花合金化處理(li)的(de)模具的(de)熱疲勞性(xing)能(neng)提高(gao)3倍(bei)，抗氧化性(xing)能(neng)提高(gao)兩(liang)倍(bei)，在各(ge)種試驗介質中(zhong)的(de)耐蝕(shi)性(xing)提高(gao)3～15倍(bei)；表3-44所示為(wei)3Cr2W8V鋼的(de)處理(li)效果。
電火花表面強(qiang)化(hua)應用效果顯著。例如用YG8作電極(ji)，對3Cr2W8V鋼模(mo)(mo)具(ju)(ju)進行電火花強(qiang)化(hua)處理以后，模(mo)(mo)具(ju)(ju)在各類(lei)酸堿中的(de)耐蝕性提(ti)高4～15倍；而Cr12鋼模(mo)(mo)具(ju)(ju)刃口(kou)部位經電火花表面強(qiang)化(hua)后，模(mo)(mo)具(ju)(ju)的(de)平均使(shi)用壽命由5萬次提(ti)高到(dao)20萬次。
