電火(huo)花表(biao)面(mian)強化(hua)是利用(yong)工(gong)具電極(ji)與工(gong)件(jian)(jian)間在氣體中產生的火(huo)花放電作用(yong)，把作為電極(ji)的導電材料熔滲(shen)進工(gong)件(jian)(jian)表(biao)層，形成合金化(hua)的表(biao)面(mian)強化(hua)層，改善工(gong)件(jian)(jian)表(biao)面(mian)的物理(li)及化(hua)學(xue)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)(huo)花表(biao)面強(qiang)化(hua)的(de)原理(li)是(shi)在工(gong)(gong)具(ju)(ju)電(dian)極(ji)與工(gong)(gong)件之間(jian)接上直流電(dian)源(yuan)或交流電(dian)源(yuan)，由于振動器的(de)作用使電(dian)極(ji)與工(gong)(gong)件間(jian)的(de)放(fang)(fang)電(dian)間(jian)隙頻繁變化(hua)，工(gong)(gong)具(ju)(ju)電(dian)極(ji)與工(gong)(gong)件間(jian)不斷(duan)產生火(huo)(huo)花放(fang)(fang)電(dian)，從而實現對金屬表(biao)面的(de)強(qiang)化(hua)。
電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)火(huo)花強(qiang)化(hua)(hua)過(guo)程如(ru)圖3-20所(suo)示。當(dang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極與(yu)工件之間的(de)距(ju)離(li)較大時，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源經電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻R對電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極在振動器(qi)的(de)帶動下(xia)(xia)向模(mo)具靠近（見(jian)圖3-20a）。當(dang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極與(yu)模(mo)具之間的(de)間隙接近到某個距(ju)離(li)時，間隙中的(de)空氣在強(qiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場的(de)作用下(xia)(xia)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)離(li)，產(chan)生火(huo)花放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)（見(jian)圖3-20b），使(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極和(he)工件在發生放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)部分的(de)金(jin)屬局部熔化(hua)(hua)，甚(shen)至汽化(hua)(hua)。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極繼(ji)續接近工件并與(yu)工件接觸時，火(huo)花放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)停止(zhi)，在接觸點流過(guo)短(duan)路(lu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流，使(shi)該處(chu)繼(ji)續加熱，由于電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極以適當(dang)壓力(li)壓向工件，使(shi)熔化(hua)(hua)的(de)材料(liao)互相(xiang)粘(zhan)接、擴散(san)而形(xing)成合金(jin)或新的(de)化(hua)(hua)合物（見(jian)圖3-20c）。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極在振動器(qi)的(de)作用下(xia)(xia)，離(li)開了工件，放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)部分急(ji)劇冷卻（見(jian)圖3-20d）。經多次放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，并相(xiang)應地(di)移動電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極的(de)位(wei)置，則在零件表面形(xing)成強(qiang)化(hua)(hua)層(ceng)。
電火(huo)花(hua)表(biao)面強化(hua)過程中發(fa)生了物理化(hua)學變化(hua)，主要包括超高速淬火(huo)、滲碳、滲氮、電極材料(liao)的(de)轉移(yi)等(deng)。
a. 超高速淬火
電(dian)火(huo)花放(fang)電(dian)在(zai)模(mo)具(ju)表面(mian)的(de)極小面(mian)積上產生高溫，使該處(chu)的(de)金(jin)屬熔化和(he)部分汽化，當火(huo)花放(fang)電(dian)在(zai)極短的(de)時間內停止后(hou)，被(bei)加熱了的(de)金(jin)屬會以(yi)很(hen)快的(de)速度冷卻下來。這相當于對模(mo)具(ju)表面(mian)層進行了超(chao)速淬火(huo)。
b. 滲氮(dan)
在電(dian)火花放電(dian)通(tong)道區域內，溫(wen)度(du)很高(gao)，空氣中的氮分子(zi)呈原子(zi)狀(zhuang)態(tai)，它和受高(gao)溫(wen)而熔化的金(jin)屬有關的元素合(he)成高(gao)硬度(du)的金(jin)屬氮化物，如氮化鐵(tie)、氮化鉻等(deng)。
c. 滲碳
來自石墨電(dian)極或(huo)周圍(wei)介質的碳(tan)元素，熔解(jie)在受熱而熔化的鐵中(zhong)，形成金屬的碳(tan)化物，如碳(tan)化鐵、碳(tan)化鉻等(deng)。
d. 電極(ji)材料的轉移
在操作壓力和火(huo)花放電的條件下，電極材料轉移到(dao)模具金(jin)(jin)屬熔融表面，有關金(jin)(jin)屬合金(jin)(jin)元素（W、Ti、Cr等）迅速擴散在金(jin)(jin)屬的表面層。
電(dian)火花表面強化(hua)層具有如下特征：
a. 當采用硬(ying)質(zhi)合金(jin)作電(dian)極(ji)材料時，硬(ying)度可達1100～1400HV（約(yue)70HRC以上）或(huo)更(geng)高，耐(nai)熱性、耐(nai)蝕性和疲勞強度都大大提高。
b. 當(dang)使(shi)用鉻(ge)錳、鎢鉻(ge)鈷合金(jin)、硬質合金(jin)作(zuo)工具電極強化45鋼(gang)時，其耐磨性比原表層提高2～2.5倍。
c. 用(yong)石墨作電極(ji)材料強化(hua)(hua)45鋼，用(yong)食鹽水作腐蝕性試驗，其耐蝕性提高90％；用(yong)WC、CrMn作電極(ji)強化(hua)(hua)不銹鋼時，其耐蝕性提高3～5倍。
d. 硬(ying)化(hua)層厚度為(wei)0.01～0.08mm。
鋼制模(mo)(mo)具(ju)工(gong)作表(biao)(biao)面(mian)的電(dian)火(huo)花強(qiang)化通常采用硬質(zhi)合金(jin)電(dian)極(ji)。為了(le)使被強(qiang)化的表(biao)(biao)面(mian)光(guang)潔，事先(xian)必須將模(mo)(mo)具(ju)和電(dian)極(ji)表(biao)(biao)面(mian)清(qing)洗干(gan)凈，然后手持振(zhen)動器(qi)，將電(dian)極(ji)沿模(mo)(mo)具(ju)工(gong)作表(biao)(biao)面(mian)移動，并保持適當(dang)壓(ya)力，使火(huo)花放電(dian)均勻連續。
電火花熔滲合(he)金(jin)化層(ceng)的形成是(shi)一個漸近過程(cheng)，在每一電規范下，合(he)金(jin)化層(ceng)厚度出現(xian)最(zui)大值，在通常使用(yong)的電容(rong)范圍內，最(zui)佳單位面積(ji)涂覆時(shi)間為6～12min／c㎡。過分延長涂覆時(shi)間將出現(xian)層(ceng)厚減薄的趨勢，并(bing)使性能(neng)惡化。可(ke)用(yong)直線(xian)方程(cheng)式表示：
如電(dian)極(ji)YG8、電(dian)壓60V，頻率250Hz，電(dian)容60μF，最(zui)佳涂(tu)覆時間為(wei)(wei)6.75min／c㎡，合(he)金(jin)化層(ceng)厚(hou)度為(wei)(wei)13μm；電(dian)容322μF，涂(tu)覆時間為(wei)(wei)11.99min／c㎡，合(he)金(jin)化層(ceng)厚(hou)度為(wei)(wei)27μm。
為了降低合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)(hua)層的(de)熱疲勞應(ying)力(li)和電(dian)(dian)火花合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)(hua)處理(li)的(de)應(ying)力(li)，可(ke)穿插(cha)1～2次500℃×4h去應(ying)力(li)退火，這樣可(ke)獲得性能優良、層深較厚(hou)的(de)表(biao)面(mian)合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)(hua)層。改(gai)換電(dian)(dian)極材料(liao)，可(ke)使合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)(hua)層繼續增(zeng)厚(hou)，電(dian)(dian)極斷面(mian)尺寸(cun)不影響合金(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)(hua)層的(de)厚(hou)度。鋼(gang)(gang)中w（C）小于0.8％時，隨鋼(gang)(gang)中碳(tan)含量(liang)的(de)增(zeng)加合金(jin)(jin)(jin)層增(zeng)厚(hou)；w（C）大于0.8％時，隨鋼(gang)(gang)中碳(tan)含量(liang)的(de)增(zeng)加合金(jin)(jin)(jin)層變薄(bo)。
用(yong)YG8、Nb、Ti、Ta合金化，工件表(biao)面將獲得極高的顯微硬度值。
電(dian)火(huo)花(hua)合金(jin)層比未經電(dian)火(huo)花(hua)合金(jin)化處理的(de)模(mo)具的(de)熱疲勞性能(neng)提(ti)高3倍，抗氧化性能(neng)提(ti)高兩倍，在各種試(shi)驗(yan)介質中的(de)耐蝕(shi)性提(ti)高3～15倍；表3-44所示為3Cr2W8V鋼(gang)的(de)處理效果。
電火花(hua)表面強化應(ying)用(yong)效(xiao)果顯著。例如用(yong)YG8作(zuo)電極，對3Cr2W8V鋼(gang)模具(ju)(ju)進行電火花(hua)強化處理以后，模具(ju)(ju)在各(ge)類酸堿中的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)提高4～15倍；而(er)Cr12鋼(gang)模具(ju)(ju)刃(ren)口部位經電火花(hua)表面強化后，模具(ju)(ju)的(de)平均使用(yong)壽(shou)命(ming)由5萬次(ci)提高到20萬次(ci)。
