碳化钨（WC-10%Co）是一种广泛应用于冲模与凹模制造的材料，其应用范围仍在快速的扩展之中。同时，它也被认为是微细电火花加工领域里最合适的电极 材料。碳化钨的超高硬度、耐磨性和极高的机械强度，令其非常适合一些特殊的应用要求。因为传统的加工方式对碳化钨无能为力，所以特种加工就成了{zj0}的选 择。在各类特种加工方式当中，电火花线切割加工是最为合适的。它利用电极与工件之间的火花放电作用产生高温去除加工物，由于两者之间没有直接解触，不会在 工件或者电极内形成传统机加方式无法避免的材料内应力。
线切割放电加工时，在电极与工件之间产生的火花释放出大量热能，将周围的物质迅速汽化而形成空泡。空泡会对工件表面的电蚀坑产生两种作用力：正压 和负压。负压所造成的拉扯力加速了材质被汽化的过程，将更多的熔融颗粒吸入电介质（加工液）中；正压会形成对电蚀坑的冲击力，进而造成更多的金属熔融颗粒 被打出蚀坑之外。电火花放电过程中，在工件的加工面上会受到热效应对其较浅层面的影响，同时还伴随着加工液对工件的快速淬火作用。这些热能的扩散、熔融态 材料再凝固时的收缩力以及热效应的共同作用，成为工件出现微观裂缝的主要原因。个别裂缝甚至会扩展到基材层，导致金属冶金态的重组，形成所谓的“重硬化回 火层”或“热影响区”。通过扫描电子显微镜对加工横截面进行观察，可以看出加工中脉冲强度的大小对微观裂纹形成所造成的影响。当火花强度{zd1}的时候 （I=11Amp，Ton=1us），加工表层的横截面看不到裂纹（图一），在火花强度增加至中等强度的时候，表层横截面上开始出现极细的放射状并横向扩 展的裂纹（图二），其深度在420um，横向长度约800um。放电加工时，碳化钨（钴黏合剂类）受高温而熔解。钴的熔点和汽化温度较低，分别为 1320℃和2700℃；碳化钨的熔点和汽化温度则较高，分别达到2800℃和6000℃。这就意味着碳化钨颗粒熔化前，做为黏合剂的钴成分已经熔解并汽 化了。由于钴、碳化钨和含钴10%的碳化钨各自的热膨胀系数不同，分别为1.4×10-5/k，5.0×10-6/k，和5.2×10-6/k，可以看出 钴的系数明显高出另外两种材料很多，所以在其凝固并淬火的过程里会产生热应力，远大于蚀坑部位材料的断裂极限值，造成表层出现微观裂纹。
图一  图二

普通在火花放电时，因为需要较高温度才能达到汽化的临界状态，而火花持续的时间极短暂，所以处于放电区域内 的黄铜电极丝表面只有一部分形成汽化空泡，使得大多数熔融态母材仍然在蚀坑部位凝固和淬火，其中的钴因为较高的热膨胀系数将引起热应力聚集，最终，新形成 的母材表层因断裂极限值被突破，而形成微观裂缝。另一方面，有些用户使用黄铜丝时，为了提高加工速度，往往试图加大放电能量。但是这种条件下，放电火花的 强度增大释放出的加工热能更高了，一方面会直接熔解掉碳化钨颗粒，形成Co2C、Co3C、W2C、Co3W3的化合物，这种复合物质的物理性质是非常脆 的，；另一方面黄铜丝也同时受热熔解，直径变得更细，导致机械拉力强度下降，进而被机床上的预张力系统所扯裂，造成断丝。研究表明，采用新一代的镀层电极 丝“”进行加工，可凭借其伽玛相的镀层带来的改良放电性能，使得放电时具有更高的汽化压力，将更 多熔融态金属颗粒抛离出蚀坑，这样就能够减少每一个蚀坑处再凝固材料的数量，也就降低了导致微观裂缝的热应力，所以工件表面因放电加工而出现裂纹的缺陷得 以极大改善！
通过测量工件的加工表层横截面在不同深度下的微观硬度，我们能够分析出放电加工条件变化对其的影响。从表一 的数据曲线可明显看出黄铜丝加工时，工件加工面的表层硬度低于内层，这是因为黄铜丝加工条件下，如前文所述，再铸层厚度比镀层丝加工时增加了。钴的硬度为 1024HV，碳化钨和含钴10%的碳化钨分别为2700HV和1500HV。再铸层中较多的钴成分会引起表层硬度降低。其物理化学原理可分析如下：在脉 冲间隔时间内，放电区域内的含钴碳化钨在物质汽化和电离空泡冲击的双重作用下，会造成熔融蚀坑的碳化钨颗粒脱落。根据 X光电子能量损失分析仪（EDX）的分析结果显示，标识区域内的钴成分分别占0.8%和4.1%，而基材内的钴成分占10%。对整个图像区域进行EDX分 析，结果显示表层的钴成分占18%。这就说明了加工面的碳化钨颗粒脱落后，引起再铸层内的钴成分比例上升，该层内的物理和机械特性都发生了改变。