電(dian)(dian)火花(hua)表面(mian)強化(hua)是利用工(gong)具電(dian)(dian)極(ji)與工(gong)件間在氣體中產生的(de)火花(hua)放電(dian)(dian)作用，把作為電(dian)(dian)極(ji)的(de)導電(dian)(dian)材料熔滲進工(gong)件表層(ceng)(ceng)，形成合金化(hua)的(de)表面(mian)強化(hua)層(ceng)(ceng)，改善工(gong)件表面(mian)的(de)物理及化(hua)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)(dian)(dian)(dian)火花表(biao)面強化(hua)(hua)的(de)(de)原理是在工具電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)與工件(jian)之(zhi)間(jian)接上直流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)或交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)，由于(yu)振動器的(de)(de)作用(yong)使電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)與工件(jian)間(jian)的(de)(de)放電(dian)(dian)(dian)(dian)間(jian)隙頻繁變化(hua)(hua)，工具電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)與工件(jian)間(jian)不斷產生火花放電(dian)(dian)(dian)(dian)，從而實現(xian)對金屬表(biao)面的(de)(de)強化(hua)(hua)。
電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)火花(hua)強化(hua)過程如圖(tu)3-20所示。當(dang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)與工(gong)件(jian)(jian)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)離(li)較(jiao)大時，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源經(jing)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻R對電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)在(zai)(zai)振動(dong)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)帶動(dong)下向模具(ju)靠近（見(jian)圖(tu)3-20a）。當(dang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)與模具(ju)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)間(jian)隙接(jie)近到某個距(ju)離(li)時，間(jian)隙中的(de)(de)(de)(de)(de)空氣在(zai)(zai)強電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場的(de)(de)(de)(de)(de)作用下電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)離(li)，產生(sheng)火花(hua)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)（見(jian)圖(tu)3-20b），使(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)和工(gong)件(jian)(jian)在(zai)(zai)發生(sheng)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)部(bu)(bu)分(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬局(ju)部(bu)(bu)熔化(hua)，甚至汽化(hua)。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)繼續(xu)接(jie)近工(gong)件(jian)(jian)并與工(gong)件(jian)(jian)接(jie)觸(chu)時，火花(hua)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)停止(zhi)，在(zai)(zai)接(jie)觸(chu)點流過短路(lu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流，使(shi)該(gai)處(chu)繼續(xu)加(jia)熱，由于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)以適當(dang)壓(ya)力壓(ya)向工(gong)件(jian)(jian)，使(shi)熔化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料互相(xiang)粘(zhan)接(jie)、擴(kuo)散而形(xing)成合(he)金(jin)(jin)或新的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)合(he)物（見(jian)圖(tu)3-20c）。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)在(zai)(zai)振動(dong)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)作用下，離(li)開了工(gong)件(jian)(jian)，放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)部(bu)(bu)分(fen)急劇冷卻（見(jian)圖(tu)3-20d）。經(jing)多次放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，并相(xiang)應地移動(dong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置，則在(zai)(zai)零件(jian)(jian)表面形(xing)成強化(hua)層。
電(dian)火(huo)花表面強化(hua)(hua)過程中發生(sheng)了(le)物理化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)，主要包括超高(gao)速(su)淬火(huo)、滲碳(tan)、滲氮、電(dian)極材料的(de)轉(zhuan)移(yi)等。
a. 超高速淬火
電(dian)火(huo)花(hua)放電(dian)在模具表(biao)面(mian)(mian)的極小面(mian)(mian)積上產生高溫(wen)，使該處的金屬熔化和(he)部分汽化，當火(huo)花(hua)放電(dian)在極短(duan)的時間內停止后，被加熱了(le)的金屬會以很快的速度冷卻下來。這相當于對模具表(biao)面(mian)(mian)層進(jin)行了(le)超速淬(cui)火(huo)。
b. 滲氮
在電火花放電通(tong)道區域內(nei)，溫(wen)度(du)很高，空氣中的氮(dan)分子呈原子狀態，它和受高溫(wen)而熔化(hua)(hua)的金(jin)屬(shu)有關的元素合成高硬(ying)度(du)的金(jin)屬(shu)氮(dan)化(hua)(hua)物，如氮(dan)化(hua)(hua)鐵、氮(dan)化(hua)(hua)鉻(ge)等。
c. 滲(shen)碳
來自石墨電極或周圍介質的(de)(de)碳(tan)(tan)元素，熔解在(zai)受熱而熔化的(de)(de)鐵中(zhong)，形成金屬的(de)(de)碳(tan)(tan)化物，如碳(tan)(tan)化鐵、碳(tan)(tan)化鉻等。
d. 電極材(cai)料的轉移
在(zai)操(cao)作壓力和火花(hua)放電(dian)的(de)條(tiao)件下，電(dian)極材料轉移到模具金屬(shu)熔(rong)融表(biao)面(mian)，有關(guan)金屬(shu)合金元素(su)（W、Ti、Cr等）迅速擴(kuo)散在(zai)金屬(shu)的(de)表(biao)面(mian)層。
電火花表(biao)面強化層具有如下特征：
a. 當采用硬質(zhi)合(he)金作(zuo)電(dian)極材料時(shi)，硬度可達(da)1100～1400HV（約(yue)70HRC以上）或更高，耐熱性、耐蝕(shi)性和疲勞強度都大大提高。
b. 當使(shi)用鉻(ge)錳、鎢(wu)鉻(ge)鈷合(he)(he)金、硬質合(he)(he)金作工(gong)具電(dian)極(ji)強化45鋼時，其(qi)耐磨性比原表層提高2～2.5倍。
c. 用石墨作電極材料強化(hua)(hua)45鋼，用食鹽水作腐蝕性試驗，其耐蝕性提高90％；用WC、CrMn作電極強化(hua)(hua)不銹鋼時，其耐蝕性提高3～5倍。
d. 硬化(hua)層厚度為0.01～0.08mm。
鋼制模(mo)(mo)具(ju)工作表(biao)面(mian)的電(dian)火花強化通常(chang)采用硬質(zhi)合金電(dian)極。為了使被強化的表(biao)面(mian)光(guang)潔(jie)，事先必須將(jiang)(jiang)模(mo)(mo)具(ju)和(he)電(dian)極表(biao)面(mian)清(qing)洗(xi)干凈，然后手持振動器，將(jiang)(jiang)電(dian)極沿模(mo)(mo)具(ju)工作表(biao)面(mian)移(yi)動，并保持適(shi)當壓力，使火花放電(dian)均勻連續。
電(dian)火花熔滲合金化(hua)層的(de)形(xing)成是一(yi)個漸(jian)近過(guo)程，在每一(yi)電(dian)規范(fan)下，合金化(hua)層厚度出(chu)現(xian)最(zui)大(da)值，在通(tong)常(chang)使(shi)用(yong)的(de)電(dian)容(rong)范(fan)圍內，最(zui)佳單位面(mian)積涂(tu)覆(fu)時(shi)間為6～12min／c㎡。過(guo)分(fen)延長(chang)涂(tu)覆(fu)時(shi)間將(jiang)出(chu)現(xian)層厚減薄的(de)趨勢，并使(shi)性能(neng)惡化(hua)。可(ke)用(yong)直線方程式(shi)表(biao)示：
如電極(ji)YG8、電壓(ya)60V，頻率250Hz，電容60μF，最佳涂(tu)覆(fu)時間(jian)為(wei)(wei)6.75min／c㎡，合金(jin)化層厚(hou)度為(wei)(wei)13μm；電容322μF，涂(tu)覆(fu)時間(jian)為(wei)(wei)11.99min／c㎡，合金(jin)化層厚(hou)度為(wei)(wei)27μm。
為了降(jiang)低合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)層的(de)(de)熱(re)疲勞應力(li)和電(dian)火(huo)花合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)處理的(de)(de)應力(li)，可(ke)穿插(cha)1～2次500℃×4h去(qu)應力(li)退火(huo)，這樣可(ke)獲得性能優良、層深較厚(hou)(hou)的(de)(de)表面(mian)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)層。改換電(dian)極材(cai)料，可(ke)使合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)層繼續增(zeng)厚(hou)(hou)，電(dian)極斷面(mian)尺(chi)寸不影響(xiang)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)層的(de)(de)厚(hou)(hou)度。鋼中(zhong)w（C）小于(yu)0.8％時(shi)，隨鋼中(zhong)碳含量的(de)(de)增(zeng)加合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)層增(zeng)厚(hou)(hou)；w（C）大于(yu)0.8％時(shi)，隨鋼中(zhong)碳含量的(de)(de)增(zeng)加合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)層變薄。
用YG8、Nb、Ti、Ta合金化，工件表面將獲得極高的顯(xian)微硬度值。
電火(huo)花合金層比未(wei)經電火(huo)花合金化(hua)處理(li)的模具的熱疲勞性能(neng)提(ti)高(gao)3倍，抗氧化(hua)性能(neng)提(ti)高(gao)兩(liang)倍，在各種(zhong)試驗介質中的耐(nai)蝕性提(ti)高(gao)3～15倍；表(biao)3-44所示為3Cr2W8V鋼(gang)的處理(li)效果。
電(dian)火(huo)花表面強(qiang)化應用效果顯著(zhu)。例如用YG8作電(dian)極，對(dui)3Cr2W8V鋼模(mo)具(ju)(ju)進(jin)行電(dian)火(huo)花強(qiang)化處(chu)理以后(hou)(hou)，模(mo)具(ju)(ju)在各類酸(suan)堿中的耐蝕性提(ti)高(gao)(gao)4～15倍；而Cr12鋼模(mo)具(ju)(ju)刃口部位(wei)經電(dian)火(huo)花表面強(qiang)化后(hou)(hou)，模(mo)具(ju)(ju)的平(ping)均(jun)使用壽命由(you)5萬(wan)次提(ti)高(gao)(gao)到20萬(wan)次。
