電(dian)火(huo)花表面強(qiang)(qiang)化(hua)是(shi)利用(yong)工(gong)具電(dian)極(ji)(ji)與工(gong)件間在氣體(ti)中(zhong)產生的火(huo)花放電(dian)作用(yong)，把作為電(dian)極(ji)(ji)的導電(dian)材料(liao)熔(rong)滲(shen)進工(gong)件表層，形(xing)成合金化(hua)的表面強(qiang)(qiang)化(hua)層，改善工(gong)件表面的物理及化(hua)學性能(neng)。
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(shu)電(dian)(dian)(dian)火(huo)花表面(mian)強化的(de)(de)原理是(shi)在(zai)工具電(dian)(dian)(dian)極與工件之(zhi)間(jian)接上直流電(dian)(dian)(dian)源或(huo)交流電(dian)(dian)(dian)源，由于(yu)振動器的(de)(de)作用使(shi)電(dian)(dian)(dian)極與工件間(jian)的(de)(de)放(fang)電(dian)(dian)(dian)間(jian)隙頻繁變化，工具電(dian)(dian)(dian)極與工件間(jian)不斷產(chan)生火(huo)花放(fang)電(dian)(dian)(dian)，從(cong)而實(shi)現對(dui)金屬(shu)表面(mian)的(de)(de)強化。
電(dian)(dian)(dian)火花強化(hua)過程如圖(tu)3-20所示。當(dang)電(dian)(dian)(dian)極與工(gong)(gong)(gong)件(jian)之間(jian)的(de)(de)(de)距離較(jiao)大時，電(dian)(dian)(dian)源經(jing)(jing)電(dian)(dian)(dian)阻R對電(dian)(dian)(dian)容充電(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)極在(zai)振動(dong)器(qi)的(de)(de)(de)帶(dai)動(dong)下向模具(ju)靠近(jin)(jin)（見(jian)(jian)圖(tu)3-20a）。當(dang)電(dian)(dian)(dian)極與模具(ju)之間(jian)的(de)(de)(de)間(jian)隙(xi)接(jie)近(jin)(jin)到(dao)某個距離時，間(jian)隙(xi)中(zhong)的(de)(de)(de)空氣在(zai)強電(dian)(dian)(dian)場的(de)(de)(de)作用(yong)下電(dian)(dian)(dian)離，產生(sheng)火花放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)（見(jian)(jian)圖(tu)3-20b），使(shi)電(dian)(dian)(dian)極和工(gong)(gong)(gong)件(jian)在(zai)發生(sheng)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)部分的(de)(de)(de)金屬(shu)局部熔化(hua)，甚(shen)至汽化(hua)。電(dian)(dian)(dian)極繼(ji)續接(jie)近(jin)(jin)工(gong)(gong)(gong)件(jian)并(bing)與工(gong)(gong)(gong)件(jian)接(jie)觸時，火花放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)停止，在(zai)接(jie)觸點流過短路電(dian)(dian)(dian)流，使(shi)該處繼(ji)續加熱，由于電(dian)(dian)(dian)極以(yi)適當(dang)壓力壓向工(gong)(gong)(gong)件(jian)，使(shi)熔化(hua)的(de)(de)(de)材(cai)料互(hu)相(xiang)(xiang)粘接(jie)、擴散而形(xing)成合金或(huo)新的(de)(de)(de)化(hua)合物(wu)（見(jian)(jian)圖(tu)3-20c）。電(dian)(dian)(dian)極在(zai)振動(dong)器(qi)的(de)(de)(de)作用(yong)下，離開了工(gong)(gong)(gong)件(jian)，放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)部分急劇冷(leng)卻(que)（見(jian)(jian)圖(tu)3-20d）。經(jing)(jing)多次放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)，并(bing)相(xiang)(xiang)應地移動(dong)電(dian)(dian)(dian)極的(de)(de)(de)位置(zhi)，則(ze)在(zai)零件(jian)表面形(xing)成強化(hua)層。
電(dian)火(huo)花表(biao)面強化(hua)過程中發生了(le)物(wu)理化(hua)學(xue)變(bian)化(hua)，主要包括超高速淬(cui)火(huo)、滲碳、滲氮、電(dian)極材料的轉移等。
a. 超高速淬火
電火(huo)花(hua)放電在(zai)(zai)模具表面(mian)(mian)的極(ji)小(xiao)面(mian)(mian)積上產生高溫(wen)，使(shi)該處的金屬熔(rong)化和(he)部分汽化，當(dang)火(huo)花(hua)放電在(zai)(zai)極(ji)短的時間內停止后，被加(jia)熱了的金屬會以很快(kuai)的速(su)度冷卻下(xia)來。這相當(dang)于對模具表面(mian)(mian)層進行了超(chao)速(su)淬火(huo)。
b. 滲(shen)氮
在電(dian)火花放(fang)電(dian)通道(dao)區域(yu)內，溫(wen)度很高(gao)，空氣中的氮(dan)分(fen)子(zi)呈(cheng)原子(zi)狀態(tai)，它和(he)受高(gao)溫(wen)而熔化(hua)(hua)的金(jin)屬(shu)有(you)關的元素(su)合(he)成高(gao)硬度的金(jin)屬(shu)氮(dan)化(hua)(hua)物，如氮(dan)化(hua)(hua)鐵、氮(dan)化(hua)(hua)鉻等。
c. 滲碳
來自石(shi)墨電極(ji)或(huo)周圍介(jie)質的碳(tan)元(yuan)素，熔解在受熱而熔化的鐵(tie)中(zhong)，形(xing)成金屬的碳(tan)化物，如碳(tan)化鐵(tie)、碳(tan)化鉻等(deng)。
d. 電極材料的轉移(yi)
在操作壓力和火花放電的條(tiao)件下，電極材(cai)料轉移到模具金(jin)屬熔融表面，有關金(jin)屬合(he)金(jin)元素（W、Ti、Cr等）迅速擴(kuo)散在金(jin)屬的表面層(ceng)。
電火花(hua)表面強化層具有如下特征(zheng)：
a. 當(dang)采(cai)用硬(ying)質合金作電極材料時，硬(ying)度可達1100～1400HV（約70HRC以(yi)上）或更高(gao)，耐熱性(xing)、耐蝕性(xing)和疲勞強(qiang)度都大大提高(gao)。
b. 當使(shi)用(yong)鉻(ge)錳、鎢鉻(ge)鈷(gu)合(he)(he)金(jin)、硬質(zhi)合(he)(he)金(jin)作工具電(dian)極強(qiang)化(hua)45鋼時，其(qi)耐磨性比(bi)原表層提高(gao)2～2.5倍。
c. 用石墨作(zuo)電極材料強(qiang)化45鋼(gang)(gang)，用食鹽水作(zuo)腐蝕(shi)性試驗，其耐蝕(shi)性提高90％；用WC、CrMn作(zuo)電極強(qiang)化不(bu)銹鋼(gang)(gang)時，其耐蝕(shi)性提高3～5倍。
d. 硬化層厚(hou)度為0.01～0.08mm。
鋼制模具(ju)工(gong)(gong)作(zuo)表(biao)面(mian)的(de)(de)電火花強(qiang)化通常(chang)采用硬質合(he)金電極(ji)。為(wei)了使(shi)被強(qiang)化的(de)(de)表(biao)面(mian)光潔，事先必須將模具(ju)和電極(ji)表(biao)面(mian)清洗干凈(jing)，然后(hou)手持(chi)振(zhen)動器，將電極(ji)沿模具(ju)工(gong)(gong)作(zuo)表(biao)面(mian)移(yi)動，并保持(chi)適當(dang)壓(ya)力，使(shi)火花放(fang)電均勻連續。
電火花熔滲合金(jin)化(hua)層的形成是一個漸近過(guo)(guo)程(cheng)，在每一電規(gui)范(fan)下，合金(jin)化(hua)層厚度(du)出現最(zui)大值，在通常(chang)使用的電容范(fan)圍內(nei)，最(zui)佳單位面積涂(tu)覆時間為6～12min／c㎡。過(guo)(guo)分延長涂(tu)覆時間將(jiang)出現層厚減薄的趨勢，并使性能惡化(hua)。可用直線方(fang)程(cheng)式表示：
如電(dian)極YG8、電(dian)壓(ya)60V，頻率250Hz，電(dian)容60μF，最佳涂覆(fu)時(shi)間為6.75min／c㎡，合(he)(he)金(jin)化(hua)(hua)層(ceng)厚度(du)為13μm；電(dian)容322μF，涂覆(fu)時(shi)間為11.99min／c㎡，合(he)(he)金(jin)化(hua)(hua)層(ceng)厚度(du)為27μm。
為了降低合(he)(he)(he)金(jin)化層(ceng)的熱疲勞應力(li)和電(dian)(dian)火(huo)花合(he)(he)(he)金(jin)化處理的應力(li)，可(ke)穿(chuan)插1～2次500℃×4h去應力(li)退(tui)火(huo)，這樣可(ke)獲得性能優良、層(ceng)深較厚的表面合(he)(he)(he)金(jin)化層(ceng)。改換電(dian)(dian)極(ji)材料(liao)，可(ke)使合(he)(he)(he)金(jin)化層(ceng)繼(ji)續增厚，電(dian)(dian)極(ji)斷面尺(chi)寸(cun)不影響(xiang)合(he)(he)(he)金(jin)化層(ceng)的厚度(du)。鋼中(zhong)(zhong)w（C）小于(yu)0.8％時(shi)(shi)，隨鋼中(zhong)(zhong)碳(tan)含量的增加合(he)(he)(he)金(jin)層(ceng)增厚；w（C）大(da)于(yu)0.8％時(shi)(shi)，隨鋼中(zhong)(zhong)碳(tan)含量的增加合(he)(he)(he)金(jin)層(ceng)變薄(bo)。
用YG8、Nb、Ti、Ta合金化，工件(jian)表(biao)面將獲得極(ji)高的(de)顯微硬度值。
電火(huo)花(hua)合(he)金層比未經電火(huo)花(hua)合(he)金化處(chu)理(li)的模具(ju)的熱疲勞性(xing)能(neng)提(ti)高3倍(bei)，抗氧化性(xing)能(neng)提(ti)高兩倍(bei)，在各種試驗介質中的耐蝕性(xing)提(ti)高3～15倍(bei)；表3-44所示為3Cr2W8V鋼(gang)的處(chu)理(li)效果。
電火(huo)花(hua)(hua)表(biao)面強化應用(yong)效果顯著(zhu)。例(li)如用(yong)YG8作電極，對3Cr2W8V鋼模(mo)具(ju)進行電火(huo)花(hua)(hua)強化處理以后，模(mo)具(ju)在(zai)各類(lei)酸堿中(zhong)的耐蝕性(xing)提(ti)高4～15倍；而Cr12鋼模(mo)具(ju)刃口部位經電火(huo)花(hua)(hua)表(biao)面強化后，模(mo)具(ju)的平均使用(yong)壽命由5萬次(ci)(ci)提(ti)高到(dao)20萬次(ci)(ci)。
