电火花加工后的表面，多少都会产生一层表面变质层。产生表面变质层的原因是，电火花加工过程中，在火花放电的瞬时高温和工作液的快速冷却作用下，材料的表面层发生了很大的变化，粗略地可把它分为熔化凝固层(硬化层)和热影响层。它们都是表面变质层。

(1)熔化凝固层。位于工件表面最上层，它被放电时瞬时高温熔化而又滞留下来，受工作液快速冷却而凝固，对于碳钢来说，熔化层在金相照片上呈现白色，故又称之为白层，它与基体金属完全不同，是一种树枝状的淬火铸造组织，与内层的结合也不甚牢固。它由马氏体大量晶粒极细的残余奥氏体和某些碳化物组成，其表面显微硬度较高，在 HV1 000 以上。

熔化凝固层的厚度随脉冲能量的增大而变厚，大约为1~2倍的Rmax，但一般不超过0. 1 mm。

(2)热影响层。它介于熔化层和基体之间。热影响层的金属材料并没有熔化，只是受到瞬时高温的影响，使材料的金相组织发生了变化，它和基体材料之间并没有明显的界限。由于温度场分布和冷却速度的不同，对于淬火钢，热影响层包括再淬火区、高温回火区和低温回火区;对于未淬火钢，热影响层主要为淬火区。因此，淬火钢的热影响层厚度比未淬火钢的大。

热影响层中靠近熔化凝固层部分，由于受到高温作用并迅速冷却，形成淬火区，其厚度与加工条件有关，一般为2~3倍的最大微观平面度。对于淬火钢，与淬火层相邻的部分受到温度的影响而形成高温、低温回火区，回火区的厚度约为最大微观平面度的3~4倍。

不同金属材料的热影响层金相组织结构是不同的，耐热合金钢的热影响层与基体差异不大。

加工硬脆材料或加工用量太大时，有时在工件表面会产生显微裂纹。

(3)显微裂纹。电火花加工表面由于受到瞬时高温作用并迅速冷却而产生拉应力，往往出现显微裂纹。实验表明，一般裂纹仅在熔化层内出现，只有在脉冲能量很大情况下(粗加工时)才有可能扩展到热影响层。

脉冲能量对显微裂纹的影响是非常明显的，能量越大，显微裂纹越宽越深。脉冲能量很小时(例如，加工表面粗糙度优于Ra1.25 μm时)，一般不出现微裂纹。不同工件材料对裂纹的敏感性也不同，硬质合金等硬脆和热敏性材料容易产生裂纹。工件预先的热处理状态对裂纹产生的影响也很明显，加工淬火材料要比加工淬火后回火或退火的材料容易产生裂纹，因为淬火材料脆硬，原始内应力也较大。

变质层的表面力学性能为:

(1)显微硬度及耐磨性。电火花加工后表面层的硬度一般均比较高，但对某些淬火钢，也可能稍低于基体硬度。对于未淬火钢，特别是原来含碳量低的钢，热影响层的硬度都比基体材料高;对于淬火钢，热影响层中的再淬火区硬度稍高或接近于基体硬度，而回火区的硬度比基体低，高温回火区又比低温回火区的硬度低，因此，-一-般来说，电火花加工表面最外层的硬度比较高，耐磨性好。但对于滚动摩擦，由于是交变载荷，尤其是干摩擦，则因熔化凝固层和基体的结合不牢固，容易剥落而加速磨损。因此，有些要求高的模具需把电火花加工后的表面变质层事先研磨掉。

(2)残余应力。电火花加工表面存在着由于瞬时先热膨胀后冷却收缩作用而形成的残余拉应力残余拉应力的大小和分布，主要和材料在加工前的热处理状态及加工时的脉冲能量有关，因此，对表面层要求质量较高的工件，应尽量避免使用较大的加工规准。

(3)耐疲劳性能。电火花加工表面存在着较大的拉应力，还可能存在显微裂纹，因此其耐疲劳性能比机械加工表面低许多倍。采用回火处理、喷丸处理等，有助于降低残余应力，或使残余拉应力转变为压应力，从而提高其耐疲劳性能。

试验表明，当表面粗糙度较好，在Ra0.32 ~ 0.08μm范围内时，电火花加工表面的耐疲劳性能将与机械加工表面相近，这是因为电火花精微加工表面所使用的加工规准很小，熔化凝固层和热影响层均非常薄，不会出现显微裂纹，而且表面的残余拉应力也较小。

减小表面变质层的办法，一是采用较小的电规准，二是采用较小的脉宽，在同样单个脉冲能量下，宁可加大峰值电流而减小脉宽，使单位时间内输入的能量密度变大，部分工件材料不是在熔化状态而是在气化状态下被抛出去除的，这样再凝固层就会变薄。

防止产生表面微裂纹的办法是，针对不同的工件材料，减小单个脉冲能量。即使是硬质合金，采用RC线路脉冲电源时，只要电压小于100 V、电容小于0.5 μF，就不会产生微裂纹。用晶体管电源加工硬质合金时，只要脉冲宽度小于或等于100 μs、峰值电流小于或等于100A，也就不会产生表面微裂纹。