Электроискровое наращивание (и упрочнение) осуществляется при обратной полярности (деталь - катод 1, электрод-инструмент - анод 2) в воздушной среде и, как правило, с вибрацией электрода, производимой специальным вибратором 3, работающим на переменном токе (рис. 53). Процесс ведут обыскриванием наращиваемой поверхности, т. е. многократным воздействием на все ее участки импульсными электрическими разрядами. В канале разряда температура достигает 10 000 – 11 000°С.

   При искровом разряде в воздушной среде под действием выпрямленного пульсирующего тока происходит перенос материала электрода (анода) на деталь (катод). Перенесенный материал легирует метал детали и соединяясь химически с диссоциированным атомарным азотом воздуха углеродом и материалом детали, образует упрочненный слой. При этом в слое возникают сложные химические соединения, высокостойкие нитриды и карбонитриды, а также закалочные структуры.

   Схематически наращенный и упрочненный слой состоит из двух частей: верхнего белого, внешне бесструктурного, нетравящегося, и нижнего - диффузионного, с сильно измененной структурой, постепенно переходящего в структуру основного металла.

   Исследованиями установлено, что структура электроискрового покрытия, будучи неоднородной, состоит из аустенита, мартенсита и высокодисперсных нитридов, карбонитридов и карбидов.

   Pазличные электроды дают одинаковый характер микроструктур, отличаются они только глубиной и величиной нижнего и верхнего слоев.

   При электроискровом наращивании элементы всех токопроводящих материалов переносятся с анода на катод, но в разных количествах. Перенос происходит на основе ионной проводимости тока, т. е. по закономерностям, близким к процессу электролиза, только в иной рабочей среде (газовой) и при других, более высоких температурных параметрах. Однако механизм и физическая сущность образования покрытия при электроискровой обработке деталей электроискровым принципиально отличаются от образования гальванических покрытий: в первом случае  наращивание и упрочнение имеют химикотермическое диффузионное происхождение, во втором - электролитическое.

   Общее количество (вес) вещества (Go), перенесенного с анода на катод, может быть подсчитано по аналогии с первым законом Фарадея по формуле

 Go = Kalt,                                                             (102)

   Весовой баланс веществ, участвующих в электроискровом наращивании и упрочнении, выражается уравнением:

 Go = Ga - G; + GN1 + G01.                                 (103)

   На рис. 54 приведена диаграмма изменения веса электродов (кривая 1 - катод, кривая 2- анод) в процессе электроискрового наращивания и упрочнения в зависимости от удельной продолжительности процесса, т. е. от времени, затрачиваемого на покрытие 1 см? поверхности детали.

   Ранее отмечалось, что наращенный и упрочненный слой состоит из двух частей. Верхний (белый) слой образуется главным образом из перенесенных на поверхность детали частиц анода, легированных азотом воздуха. Ниже расположенный слой является полностью диффузионным. Он образуется вследствие диффузии нанесенного легирующего материала в глубь металла детали.

   Концентрация нанесенного легирующего материала в верхнем слое значительно большая, чем в нижнем. Концентрация элементов, легирующих слой, уменьшается по глубине. Предполагают, что процесс диффузии протекает по закону треугольника, у основания которого концентрация диффундирующего вещества равна 100%, а при вершине отсутствует.

   Общая глубина наращенного и упрочненного слоя

H₀ = 2G₀ /?F - H₁                                              (104)

Отношение

D_э = H₀/H₁                                                         (105)

 называют коэффициентом глубины диффузионного слоя; он показывает, во сколько раз общий слой упрочнения больше величины приращения слоя.

   Значение D зависит от режима электроискрового наращивания и материала анода. Чем жестче (мощнее) режим, тем величина D больше. Объясняется это тем, что с повышением мощности режима увеличивается плотность тока и повышается температура слоя.

   Для примера приведем значения D, полученные при одном и том же режиме электроискрового наращивания различными анодными материалами: белый чугун D8 = 3,3, феррохром D" = 15,5, графит D" = 20.

   Общая глубина слоя, обеспечиваемая большинством существующих электроискровых установок типа КЭИ-1и УПР-3М, колеблется в пределах от 0,02 до 0,25 мм, а при наращивании аппаратами ЦНИИТМаш  достигает 2 мм. Ведутся работы по дальнейшему ее увеличению. Глубина слоя возрастает с увеличением мощности электроискрового режима и удельной продолжительности наращивания (времени, затраченного на покрытие 1 см? поверхности детали).