燒結是一種應用于粉末壓坯的熱處理，以賦予強度和完整性。用于燒結的溫度低于粉末冶金材料主要成分的熔點。

壓實后，相鄰的粉末顆粒通過冷焊縫固定在一起，使壓實有足夠的“生坯強度”進行處理。在燒結溫度下，擴散過程導致頸部在這些接觸點形成并生長。

固態燒結的三個階段：左：初始階段，中心：中間階段，右：最終階段（由EPMA提供）

在這種“固態燒結”機制發生之前，有兩個必要的前體：

• 通過蒸發和燃燒蒸汽去除壓制潤滑劑

• 減少來自粉狀顆粒中的表面氧化物。

這些步驟和燒結過程本身通常在單個連續的爐子中通過明智地選擇和分區爐氣氛以及在整個爐子中使用適當的溫度曲線來實現。

燒結硬化

燒結爐可以在冷卻區應用加速冷卻速率，并且已經開發出可以在這些冷卻速率下轉化為馬氏體微觀結構的材料等級。該工藝與隨后的回火處理一起，被稱為燒結硬化，這是近年來出現的一種具有提高燒結強度的主要手段的工藝。

液相燒結

瞬態液相燒結

在僅含有鐵粉顆粒的壓坯中，固態燒結工藝會隨著燒結頸的生長而產生一些壓坯收縮。然而，黑色粉末冶金材料的常見做法是在燒結過程中添加細銅粉以產生瞬態液相。

在燒結溫度下，銅熔化，然后擴散到鐵粉顆粒中，產生溶脹。通過仔細選擇銅含量，可以平衡這種膨脹與鐵粉骨架的自然收縮，并提供在燒結過程中尺寸不會發生變化的材料。銅的添加還提供了有用的固溶強化效果。

永久液相燒結

對于某些材料，例如硬質合金或硬質合金，應用涉及產生永久液相的燒結機制。這種類型的液相燒結涉及使用粉末添加劑，該添加劑將在基質相之前熔化，并且通常會產生所謂的粘合劑相。該過程分為三個階段：

重排

當液體融化時，毛細管作用會將液體拉入孔隙中，并導致顆粒重新排列成更有利的包裝排列

溶液沉淀

在毛細管壓力高的區域，原子將優先進入溶液，然后在顆粒不緊密或接觸的較低化學勢區域沉淀。這稱為接觸壓平，并以類似于固態燒結中晶界擴散的方式致密化系統。奧斯特瓦爾德成熟也會發生，其中較小的顆粒將優先進入溶液并在較大的顆粒上沉淀，從而導致致密化。

最終致密化

致密化固體骨骼網絡，液體從有效堆積的區域移動到孔隙中。為了使永久液相燒結切實可行，主要相應至少微溶于液相，并且“粘合劑”添加劑應在固體顆粒網絡發生任何重大燒結之前熔化，否則不會發生晶粒的重排。