電(dian)火(huo)花表面強化(hua)(hua)是利用工具電(dian)極與工件間在氣體中產生的火(huo)花放電(dian)作用，把作為電(dian)極的導電(dian)材料熔滲進工件表層(ceng)，形成合金化(hua)(hua)的表面強化(hua)(hua)層(ceng)，改善工件表面的物理(li)及化(hua)(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(jin)屬電(dian)火花表面強(qiang)化的原理是在工(gong)具電(dian)極(ji)與工(gong)件之(zhi)間接(jie)上直(zhi)流電(dian)源(yuan)或交流電(dian)源(yuan)，由于(yu)振動器的作(zuo)用使(shi)電(dian)極(ji)與工(gong)件間的放電(dian)間隙頻繁變化，工(gong)具電(dian)極(ji)與工(gong)件間不(bu)斷產生火花放電(dian)，從而實現(xian)對金(jin)屬表面的強(qiang)化。
電(dian)火花強(qiang)(qiang)化過(guo)程如(ru)圖(tu)(tu)3-20所(suo)示。當(dang)電(dian)極(ji)(ji)與工件(jian)之間的(de)(de)(de)距(ju)離(li)(li)較大(da)時，電(dian)源經電(dian)阻R對(dui)電(dian)容充電(dian)，電(dian)極(ji)(ji)在(zai)振動器的(de)(de)(de)帶動下(xia)(xia)向模(mo)具靠近（見圖(tu)(tu)3-20a）。當(dang)電(dian)極(ji)(ji)與模(mo)具之間的(de)(de)(de)間隙接(jie)(jie)近到某(mou)個(ge)距(ju)離(li)(li)時，間隙中的(de)(de)(de)空氣在(zai)強(qiang)(qiang)電(dian)場的(de)(de)(de)作(zuo)用下(xia)(xia)電(dian)離(li)(li)，產生(sheng)火花放(fang)電(dian)（見圖(tu)(tu)3-20b），使電(dian)極(ji)(ji)和工件(jian)在(zai)發生(sheng)放(fang)電(dian)部分的(de)(de)(de)金(jin)屬局部熔化，甚至汽化。電(dian)極(ji)(ji)繼續(xu)接(jie)(jie)近工件(jian)并與工件(jian)接(jie)(jie)觸時，火花放(fang)電(dian)停止，在(zai)接(jie)(jie)觸點流(liu)過(guo)短路(lu)電(dian)流(liu)，使該處(chu)繼續(xu)加熱，由于電(dian)極(ji)(ji)以適(shi)當(dang)壓力壓向工件(jian)，使熔化的(de)(de)(de)材料互相(xiang)(xiang)粘接(jie)(jie)、擴散(san)而形成合(he)金(jin)或新的(de)(de)(de)化合(he)物（見圖(tu)(tu)3-20c）。電(dian)極(ji)(ji)在(zai)振動器的(de)(de)(de)作(zuo)用下(xia)(xia)，離(li)(li)開(kai)了工件(jian)，放(fang)電(dian)部分急劇冷卻(que)（見圖(tu)(tu)3-20d）。經多次放(fang)電(dian)，并相(xiang)(xiang)應地移動電(dian)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)位(wei)置，則在(zai)零件(jian)表面形成強(qiang)(qiang)化層。
電火花表面強化過程中發生了(le)物(wu)理化學變化，主要包括超高速淬火、滲碳、滲氮、電極材料的轉移等。
a. 超高速淬火(huo)
電火花放(fang)電在(zai)模(mo)具表面(mian)的(de)極(ji)小面(mian)積上產(chan)生高溫，使該處(chu)的(de)金屬熔化和部(bu)分汽(qi)化，當火花放(fang)電在(zai)極(ji)短的(de)時間(jian)內停止后，被(bei)加熱了的(de)金屬會以很快的(de)速度冷卻下來。這相當于對模(mo)具表面(mian)層進(jin)行了超速淬火。
b. 滲氮
在電火花放電通道區域內，溫度很高，空氣中的氮分(fen)子呈原子狀態，它和受高溫而(er)熔化(hua)的金屬有關的元素(su)合(he)成(cheng)高硬度的金屬氮化(hua)物，如氮化(hua)鐵、氮化(hua)鉻等(deng)。
c. 滲碳
來自(zi)石墨電極(ji)或周圍介質的碳(tan)(tan)元素，熔(rong)解(jie)在受熱(re)而(er)熔(rong)化(hua)的鐵中，形成金屬的碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)，如碳(tan)(tan)化(hua)鐵、碳(tan)(tan)化(hua)鉻等。
d. 電(dian)極材料的(de)轉移
在操作壓力和火花(hua)放電(dian)的條件下(xia)，電(dian)極材料轉(zhuan)移(yi)到模(mo)具(ju)金(jin)屬(shu)(shu)熔融表面，有(you)關金(jin)屬(shu)(shu)合金(jin)元素（W、Ti、Cr等）迅(xun)速(su)擴散(san)在金(jin)屬(shu)(shu)的表面層(ceng)。
電火花表面(mian)強化層具有如下特征：
a. 當采(cai)用(yong)硬質合金作電極材料(liao)時(shi)，硬度(du)可(ke)達1100～1400HV（約70HRC以上）或更高，耐熱性、耐蝕(shi)性和疲勞強(qiang)度(du)都大(da)大(da)提(ti)高。
b. 當使用鉻(ge)錳、鎢(wu)鉻(ge)鈷合金(jin)(jin)、硬質合金(jin)(jin)作工具電極強化(hua)45鋼時，其耐磨性比(bi)原表層提高2～2.5倍。
c. 用(yong)(yong)石(shi)墨(mo)作(zuo)電極材(cai)料強化45鋼，用(yong)(yong)食(shi)鹽水作(zuo)腐蝕性試驗，其耐蝕性提(ti)高90％；用(yong)(yong)WC、CrMn作(zuo)電極強化不銹(xiu)鋼時，其耐蝕性提(ti)高3～5倍。
d. 硬化層厚(hou)度為0.01～0.08mm。
鋼制模(mo)具工作表(biao)面的(de)(de)電(dian)火(huo)花(hua)強化(hua)通(tong)常(chang)采用硬質合金電(dian)極(ji)。為了使(shi)被(bei)強化(hua)的(de)(de)表(biao)面光潔，事(shi)先(xian)必須將模(mo)具和電(dian)極(ji)表(biao)面清洗干凈，然后手持振動(dong)器，將電(dian)極(ji)沿模(mo)具工作表(biao)面移動(dong)，并保持適當壓力(li)，使(shi)火(huo)花(hua)放(fang)電(dian)均勻連續(xu)。
電火花熔滲合金化(hua)層的(de)形成(cheng)是一個漸近過程(cheng)，在(zai)每(mei)一電規范下，合金化(hua)層厚度出(chu)現最大值，在(zai)通常(chang)使用的(de)電容范圍內，最佳(jia)單位(wei)面(mian)積涂(tu)(tu)覆(fu)時(shi)間為6～12min／c㎡。過分延長涂(tu)(tu)覆(fu)時(shi)間將出(chu)現層厚減薄的(de)趨勢，并使性能惡(e)化(hua)。可(ke)用直線方(fang)程(cheng)式表示(shi)：
如(ru)電(dian)極(ji)YG8、電(dian)壓60V，頻率250Hz，電(dian)容60μF，最(zui)佳涂(tu)(tu)覆時(shi)間為(wei)6.75min／c㎡，合(he)(he)金(jin)化層厚(hou)度(du)為(wei)13μm；電(dian)容322μF，涂(tu)(tu)覆時(shi)間為(wei)11.99min／c㎡，合(he)(he)金(jin)化層厚(hou)度(du)為(wei)27μm。
為了降低合(he)金化層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)熱疲勞應(ying)(ying)力(li)和電火花(hua)合(he)金化處理的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)，可(ke)(ke)穿插1～2次500℃×4h去(qu)應(ying)(ying)力(li)退火，這樣可(ke)(ke)獲得性能優良、層(ceng)深較厚的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)合(he)金化層(ceng)。改換(huan)電極材料，可(ke)(ke)使(shi)合(he)金化層(ceng)繼續增(zeng)厚，電極斷面(mian)尺(chi)寸不(bu)影響合(he)金化層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)厚度。鋼中(zhong)w（C）小(xiao)于(yu)0.8％時(shi)，隨(sui)鋼中(zhong)碳含量的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加合(he)金層(ceng)增(zeng)厚；w（C）大于(yu)0.8％時(shi)，隨(sui)鋼中(zhong)碳含量的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加合(he)金層(ceng)變(bian)薄(bo)。
用YG8、Nb、Ti、Ta合金化，工件表面將獲(huo)得極高(gao)的(de)顯微硬度(du)值。
電火花合(he)金層比(bi)未經(jing)電火花合(he)金化處理(li)的(de)(de)模具(ju)的(de)(de)熱疲勞性能提高3倍，抗氧化性能提高兩倍，在各種試驗介質中的(de)(de)耐(nai)蝕性提高3～15倍；表3-44所(suo)示為3Cr2W8V鋼(gang)的(de)(de)處理(li)效(xiao)果。
電(dian)(dian)火花表面強化(hua)應用(yong)(yong)效(xiao)果顯著。例如(ru)用(yong)(yong)YG8作電(dian)(dian)極，對3Cr2W8V鋼模(mo)(mo)(mo)具(ju)進行電(dian)(dian)火花強化(hua)處(chu)理以后(hou)，模(mo)(mo)(mo)具(ju)在各類酸堿(jian)中的耐蝕性提高(gao)4～15倍；而Cr12鋼模(mo)(mo)(mo)具(ju)刃口(kou)部位經電(dian)(dian)火花表面強化(hua)后(hou)，模(mo)(mo)(mo)具(ju)的平(ping)均使用(yong)(yong)壽(shou)命由5萬次(ci)提高(gao)到20萬次(ci)。
