電(dian)火(huo)花表面(mian)強化是利(li)用工(gong)具電(dian)極與(yu)工(gong)件間在(zai)氣體中(zhong)產生的(de)火(huo)花放電(dian)作(zuo)用，把(ba)作(zuo)為電(dian)極的(de)導電(dian)材料熔滲進工(gong)件表層，形(xing)成合金化的(de)表面(mian)強化層，改善工(gong)件表面(mian)的(de)物(wu)理及化學性能。
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)火(huo)花(hua)表(biao)面(mian)強(qiang)(qiang)化(hua)的(de)(de)原理是在工(gong)(gong)(gong)(gong)具電(dian)極(ji)(ji)與工(gong)(gong)(gong)(gong)件之間(jian)接上(shang)直流電(dian)源或交流電(dian)源，由于振動器的(de)(de)作(zuo)用使(shi)電(dian)極(ji)(ji)與工(gong)(gong)(gong)(gong)件間(jian)的(de)(de)放電(dian)間(jian)隙頻(pin)繁(fan)變(bian)化(hua)，工(gong)(gong)(gong)(gong)具電(dian)極(ji)(ji)與工(gong)(gong)(gong)(gong)件間(jian)不斷(duan)產生火(huo)花(hua)放電(dian)，從(cong)而(er)實現對金屬表(biao)面(mian)的(de)(de)強(qiang)(qiang)化(hua)。
電(dian)(dian)(dian)(dian)火花(hua)(hua)強化過(guo)程(cheng)如圖(tu)3-20所(suo)示(shi)。當(dang)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)與(yu)工(gong)(gong)(gong)件(jian)之間的(de)(de)(de)(de)距離(li)(li)較大(da)時(shi)，電(dian)(dian)(dian)(dian)源經電(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)R對電(dian)(dian)(dian)(dian)容充電(dian)(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)在(zai)振(zhen)(zhen)動器的(de)(de)(de)(de)帶動下(xia)(xia)向(xiang)模(mo)具靠近(jin)（見(jian)圖(tu)3-20a）。當(dang)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)與(yu)模(mo)具之間的(de)(de)(de)(de)間隙(xi)接(jie)近(jin)到(dao)某個距離(li)(li)時(shi)，間隙(xi)中的(de)(de)(de)(de)空氣在(zai)強電(dian)(dian)(dian)(dian)場的(de)(de)(de)(de)作用下(xia)(xia)電(dian)(dian)(dian)(dian)離(li)(li)，產生火花(hua)(hua)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)（見(jian)圖(tu)3-20b），使電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)和工(gong)(gong)(gong)件(jian)在(zai)發(fa)生放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)部分的(de)(de)(de)(de)金屬局部熔化，甚至汽化。電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)繼續接(jie)近(jin)工(gong)(gong)(gong)件(jian)并與(yu)工(gong)(gong)(gong)件(jian)接(jie)觸時(shi)，火花(hua)(hua)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)停止，在(zai)接(jie)觸點(dian)流(liu)過(guo)短路電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)，使該處(chu)繼續加熱，由于電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)以(yi)適(shi)當(dang)壓(ya)力壓(ya)向(xiang)工(gong)(gong)(gong)件(jian)，使熔化的(de)(de)(de)(de)材料互相粘接(jie)、擴散(san)而形(xing)成(cheng)合金或新的(de)(de)(de)(de)化合物(wu)（見(jian)圖(tu)3-20c）。電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)在(zai)振(zhen)(zhen)動器的(de)(de)(de)(de)作用下(xia)(xia)，離(li)(li)開了工(gong)(gong)(gong)件(jian)，放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)部分急劇冷(leng)卻（見(jian)圖(tu)3-20d）。經多次放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)，并相應地(di)移動電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)位置，則在(zai)零件(jian)表(biao)面形(xing)成(cheng)強化層。
電火(huo)花表面強化(hua)過程中發生了物理化(hua)學變化(hua)，主要包(bao)括超高速淬(cui)火(huo)、滲(shen)碳(tan)、滲(shen)氮、電極材料(liao)的轉移等(deng)。
a. 超(chao)高速淬火
電火(huo)(huo)花(hua)放電在模具表(biao)面的極小面積上產生高溫，使該處的金(jin)屬熔化(hua)和部分汽化(hua)，當火(huo)(huo)花(hua)放電在極短的時(shi)間內停止(zhi)后，被加熱了的金(jin)屬會以很(hen)快的速(su)度冷卻下來。這相當于對(dui)模具表(biao)面層進(jin)行了超(chao)速(su)淬火(huo)(huo)。
b. 滲氮
在電火花放電通(tong)道區域內，溫度(du)很高，空(kong)氣中(zhong)的(de)(de)氮分子呈原子狀態(tai)，它和受高溫而熔化(hua)的(de)(de)金屬有關的(de)(de)元素合成高硬度(du)的(de)(de)金屬氮化(hua)物(wu)，如氮化(hua)鐵、氮化(hua)鉻等。
c. 滲(shen)碳
來(lai)自(zi)石(shi)墨電極或周(zhou)圍介質的(de)碳(tan)元素(su)，熔解在(zai)受熱而熔化(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(ge)等。
d. 電(dian)極(ji)材料的轉移
在操作壓力和火(huo)花放(fang)電(dian)的條件下，電(dian)極材(cai)料轉(zhuan)移到模具金(jin)屬(shu)熔融表面，有關金(jin)屬(shu)合金(jin)元素（W、Ti、Cr等）迅速擴散在金(jin)屬(shu)的表面層。
電(dian)火花表面(mian)強化層(ceng)具有如下特征：
a. 當采用硬質合金作電極材料時，硬度可達1100～1400HV（約70HRC以上）或(huo)更高，耐熱性、耐蝕性和疲勞(lao)強(qiang)度都大(da)大(da)提(ti)高。
b. 當使(shi)用鉻(ge)錳(meng)、鎢鉻(ge)鈷合金(jin)、硬質(zhi)合金(jin)作工具(ju)電極強(qiang)化(hua)45鋼時，其耐磨性比(bi)原表層提高2～2.5倍。
c. 用石墨作(zuo)(zuo)電極(ji)材料強化45鋼，用食鹽水作(zuo)(zuo)腐蝕性試驗，其(qi)耐(nai)蝕性提高90％；用WC、CrMn作(zuo)(zuo)電極(ji)強化不銹鋼時，其(qi)耐(nai)蝕性提高3～5倍。
d. 硬(ying)化層厚度為0.01～0.08mm。
鋼(gang)制模(mo)具工(gong)作表(biao)(biao)面的電火(huo)(huo)花(hua)強(qiang)化通(tong)常采用(yong)硬(ying)質(zhi)合金(jin)電極。為了使被(bei)強(qiang)化的表(biao)(biao)面光潔，事先必(bi)須將(jiang)模(mo)具和電極表(biao)(biao)面清洗干凈，然后(hou)手持振動(dong)器，將(jiang)電極沿模(mo)具工(gong)作表(biao)(biao)面移動(dong)，并保持適當壓(ya)力，使火(huo)(huo)花(hua)放電均勻連(lian)續。
電火花熔滲合(he)金化層(ceng)的形成是一個漸近過程(cheng)，在(zai)每(mei)一電規范下，合(he)金化層(ceng)厚度出現最大值，在(zai)通(tong)常使用的電容范圍內，最佳(jia)單位(wei)面積(ji)涂覆時間為6～12min／c㎡。過分延長涂覆時間將出現層(ceng)厚減薄的趨勢，并使性(xing)能惡化。可用直線(xian)方程(cheng)式表示：
如電極YG8、電壓60V，頻(pin)率250Hz，電容60μF，最(zui)佳涂覆(fu)時間為(wei)(wei)(wei)6.75min／c㎡，合金化層(ceng)(ceng)厚度為(wei)(wei)(wei)13μm；電容322μF，涂覆(fu)時間為(wei)(wei)(wei)11.99min／c㎡，合金化層(ceng)(ceng)厚度為(wei)(wei)(wei)27μm。
為了降低合(he)(he)金(jin)(jin)化(hua)(hua)層(ceng)的熱疲勞(lao)應力(li)(li)和(he)電(dian)火花合(he)(he)金(jin)(jin)化(hua)(hua)處理的應力(li)(li)，可穿插1～2次500℃×4h去應力(li)(li)退火，這樣可獲得性能優良(liang)、層(ceng)深較厚的表面合(he)(he)金(jin)(jin)化(hua)(hua)層(ceng)。改(gai)換電(dian)極(ji)材(cai)料，可使合(he)(he)金(jin)(jin)化(hua)(hua)層(ceng)繼續增厚，電(dian)極(ji)斷(duan)面尺寸不影響(xiang)合(he)(he)金(jin)(jin)化(hua)(hua)層(ceng)的厚度。鋼(gang)中w（C）小于0.8％時，隨鋼(gang)中碳(tan)(tan)含量的增加(jia)合(he)(he)金(jin)(jin)層(ceng)增厚；w（C）大(da)于0.8％時，隨鋼(gang)中碳(tan)(tan)含量的增加(jia)合(he)(he)金(jin)(jin)層(ceng)變薄(bo)。
用YG8、Nb、Ti、Ta合(he)金化，工件表面將獲得(de)極高的顯(xian)微硬度值。
電火(huo)花(hua)合(he)金層比未經電火(huo)花(hua)合(he)金化處理的模具的熱疲勞性(xing)能(neng)提高3倍，抗氧(yang)化性(xing)能(neng)提高兩倍，在各種(zhong)試驗(yan)介質中的耐蝕性(xing)提高3～15倍；表3-44所示為3Cr2W8V鋼的處理效果。
電(dian)火花表面強(qiang)化(hua)應用(yong)效果顯著。例如(ru)用(yong)YG8作電(dian)極，對3Cr2W8V鋼模(mo)具(ju)(ju)進行電(dian)火花強(qiang)化(hua)處理以后，模(mo)具(ju)(ju)在各類酸(suan)堿中(zhong)的耐(nai)蝕性提(ti)高(gao)4～15倍；而Cr12鋼模(mo)具(ju)(ju)刃口(kou)部位經電(dian)火花表面強(qiang)化(hua)后，模(mo)具(ju)(ju)的平均使(shi)用(yong)壽命由5萬次提(ti)高(gao)到20萬次。
