電(dian)火花表(biao)面強化(hua)是利用(yong)工具電(dian)極(ji)與工件(jian)間(jian)在(zai)氣體中產生的火花放電(dian)作(zuo)用(yong)，把作(zuo)為電(dian)極(ji)的導(dao)電(dian)材(cai)料熔滲進工件(jian)表(biao)層(ceng)，形成合金(jin)化(hua)的表(biao)面強化(hua)層(ceng)，改善工件(jian)表(biao)面的物理及(ji)化(hua)學性(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)屬電火花表面(mian)強化的原(yuan)理是在工具(ju)電極(ji)與工件之間接(jie)上直流電源或交(jiao)流電源，由(you)于(yu)振動器的作用使(shi)電極(ji)與工件間的放電間隙(xi)頻繁變化，工具(ju)電極(ji)與工件間不斷產生火花放電，從而(er)實現對金(jin)屬表面(mian)的強化。
電(dian)(dian)(dian)(dian)火花強化(hua)(hua)(hua)過程如圖(tu)(tu)3-20所(suo)示(shi)。當電(dian)(dian)(dian)(dian)極與工(gong)(gong)(gong)件之(zhi)間(jian)(jian)的距(ju)離(li)較大時，電(dian)(dian)(dian)(dian)源經電(dian)(dian)(dian)(dian)阻R對電(dian)(dian)(dian)(dian)容充電(dian)(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)(dian)極在(zai)(zai)振動器的帶動下(xia)向模(mo)具靠近(jin)（見(jian)(jian)圖(tu)(tu)3-20a）。當電(dian)(dian)(dian)(dian)極與模(mo)具之(zhi)間(jian)(jian)的間(jian)(jian)隙接(jie)近(jin)到某個距(ju)離(li)時，間(jian)(jian)隙中(zhong)的空氣在(zai)(zai)強電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)的作用(yong)下(xia)電(dian)(dian)(dian)(dian)離(li)，產生(sheng)火花放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)（見(jian)(jian)圖(tu)(tu)3-20b），使電(dian)(dian)(dian)(dian)極和工(gong)(gong)(gong)件在(zai)(zai)發生(sheng)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)部(bu)分的金屬局部(bu)熔化(hua)(hua)(hua)，甚至汽化(hua)(hua)(hua)。電(dian)(dian)(dian)(dian)極繼續(xu)接(jie)近(jin)工(gong)(gong)(gong)件并與工(gong)(gong)(gong)件接(jie)觸時，火花放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)停止，在(zai)(zai)接(jie)觸點流過短路電(dian)(dian)(dian)(dian)流，使該(gai)處繼續(xu)加熱，由于電(dian)(dian)(dian)(dian)極以適(shi)當壓力壓向工(gong)(gong)(gong)件，使熔化(hua)(hua)(hua)的材料互(hu)相粘接(jie)、擴散而形成(cheng)合金或(huo)新的化(hua)(hua)(hua)合物（見(jian)(jian)圖(tu)(tu)3-20c）。電(dian)(dian)(dian)(dian)極在(zai)(zai)振動器的作用(yong)下(xia)，離(li)開(kai)了工(gong)(gong)(gong)件，放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)部(bu)分急劇冷卻（見(jian)(jian)圖(tu)(tu)3-20d）。經多次放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)，并相應地移(yi)動電(dian)(dian)(dian)(dian)極的位置，則(ze)在(zai)(zai)零件表面形成(cheng)強化(hua)(hua)(hua)層。
電火(huo)花表面(mian)強(qiang)化過程中發生了物理化學(xue)變化，主要包(bao)括(kuo)超高速淬火(huo)、滲(shen)碳、滲(shen)氮、電極材料的轉移等。
a. 超高速淬火
電(dian)火(huo)花放(fang)電(dian)在模(mo)具表面的(de)極小面積(ji)上產生高溫，使該處(chu)的(de)金屬熔化和部(bu)分汽化，當火(huo)花放(fang)電(dian)在極短的(de)時間內停止后(hou)，被加(jia)熱(re)了(le)的(de)金屬會以很快的(de)速度冷卻下(xia)來。這相當于(yu)對模(mo)具表面層進行了(le)超速淬火(huo)。
b. 滲氮
在電火花放電通道區(qu)域內，溫度很高(gao)，空氣(qi)中的(de)氮(dan)分子(zi)呈原子(zi)狀態(tai)，它和受高(gao)溫而熔化的(de)金屬有關的(de)元素合成高(gao)硬(ying)度的(de)金屬氮(dan)化物，如氮(dan)化鐵、氮(dan)化鉻等。
c. 滲(shen)碳
來自石墨電(dian)極或周(zhou)圍介質的碳元(yuan)素，熔(rong)解在受熱(re)而熔(rong)化的鐵(tie)中，形成金屬的碳化物(wu)，如碳化鐵(tie)、碳化鉻等。
d. 電極材料的轉移
在操作壓力和火(huo)花放電的條件下(xia)，電極材料(liao)轉移(yi)到模具金(jin)屬(shu)(shu)熔融(rong)表面，有關金(jin)屬(shu)(shu)合金(jin)元(yuan)素（W、Ti、Cr等(deng)）迅速擴散在金(jin)屬(shu)(shu)的表面層。
電火花表(biao)面(mian)強(qiang)化層具(ju)有如下(xia)特征：
a. 當采用硬質合金作電極(ji)材料時，硬度(du)(du)可達(da)1100～1400HV（約70HRC以上）或(huo)更(geng)高，耐(nai)熱性、耐(nai)蝕性和(he)疲勞強度(du)(du)都大大提高。
b. 當使用鉻錳、鎢鉻鈷(gu)合金、硬質合金作工具電極強化45鋼(gang)時，其(qi)耐磨性比原表層(ceng)提高(gao)2～2.5倍。
c. 用石墨作電(dian)(dian)極材(cai)料強化45鋼(gang)，用食鹽水(shui)作腐(fu)蝕性試(shi)驗，其耐蝕性提高90％；用WC、CrMn作電(dian)(dian)極強化不(bu)銹鋼(gang)時(shi)，其耐蝕性提高3～5倍(bei)。
d. 硬化(hua)層厚度為0.01～0.08mm。
鋼制模(mo)具(ju)(ju)工作表面(mian)(mian)的電火花強(qiang)化通常(chang)采用硬(ying)質合金(jin)電極(ji)。為了使被強(qiang)化的表面(mian)(mian)光潔，事先必須將模(mo)具(ju)(ju)和(he)電極(ji)表面(mian)(mian)清洗干凈，然后手持振動(dong)器，將電極(ji)沿模(mo)具(ju)(ju)工作表面(mian)(mian)移動(dong)，并保(bao)持適(shi)當壓力，使火花放(fang)電均(jun)勻連續。
電火花熔滲合(he)金化層的形成(cheng)是一個漸(jian)近(jin)過(guo)程，在(zai)每(mei)一電規(gui)范下，合(he)金化層厚度出(chu)現最(zui)大(da)值，在(zai)通常使用的電容范圍(wei)內(nei)，最(zui)佳(jia)單位(wei)面積涂覆(fu)時間為6～12min／c㎡。過(guo)分延長涂覆(fu)時間將出(chu)現層厚減薄的趨勢(shi)，并使性能惡(e)化。可用直線方程式表示：
如(ru)電極YG8、電壓60V，頻率250Hz，電容(rong)60μF，最佳(jia)涂(tu)覆(fu)時(shi)間為(wei)6.75min／c㎡，合(he)金(jin)(jin)化(hua)層厚度(du)為(wei)13μm；電容(rong)322μF，涂(tu)覆(fu)時(shi)間為(wei)11.99min／c㎡，合(he)金(jin)(jin)化(hua)層厚度(du)為(wei)27μm。
為了降(jiang)低(di)合(he)金(jin)(jin)化(hua)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)熱疲勞應力和電火(huo)花合(he)金(jin)(jin)化(hua)處理的(de)(de)(de)應力，可穿插1～2次500℃×4h去應力退火(huo)，這樣可獲得(de)性能優良(liang)、層(ceng)(ceng)深較(jiao)厚(hou)的(de)(de)(de)表面合(he)金(jin)(jin)化(hua)層(ceng)(ceng)。改(gai)換電極材料，可使合(he)金(jin)(jin)化(hua)層(ceng)(ceng)繼續增厚(hou)，電極斷面尺(chi)寸(cun)不影響(xiang)合(he)金(jin)(jin)化(hua)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)厚(hou)度(du)。鋼中(zhong)(zhong)w（C）小于0.8％時，隨(sui)鋼中(zhong)(zhong)碳含量的(de)(de)(de)增加合(he)金(jin)(jin)層(ceng)(ceng)增厚(hou)；w（C）大于0.8％時，隨(sui)鋼中(zhong)(zhong)碳含量的(de)(de)(de)增加合(he)金(jin)(jin)層(ceng)(ceng)變薄。
用YG8、Nb、Ti、Ta合(he)金化，工(gong)件表面將獲得(de)極高的顯微硬度值(zhi)。
電(dian)火(huo)花合金層比未經電(dian)火(huo)花合金化處理(li)的(de)(de)模具的(de)(de)熱(re)疲勞性能(neng)提高3倍，抗(kang)氧化性能(neng)提高兩倍，在各(ge)種試驗介(jie)質中的(de)(de)耐蝕性提高3～15倍；表3-44所示(shi)為3Cr2W8V鋼的(de)(de)處理(li)效果(guo)。
電(dian)火(huo)花(hua)表(biao)面強(qiang)化應用(yong)效(xiao)果顯著。例(li)如用(yong)YG8作電(dian)極，對3Cr2W8V鋼模(mo)(mo)具(ju)(ju)進行電(dian)火(huo)花(hua)強(qiang)化處(chu)理(li)以后，模(mo)(mo)具(ju)(ju)在各類酸堿中(zhong)的耐蝕性提高4～15倍；而Cr12鋼模(mo)(mo)具(ju)(ju)刃口部位經電(dian)火(huo)花(hua)表(biao)面強(qiang)化后，模(mo)(mo)具(ju)(ju)的平均(jun)使用(yong)壽命由5萬次提高到20萬次。
