烧结是一种应用于粉末压坯的热处理，以赋予强度和完整性。用于烧结的温度低于粉末冶金材料主要成分的熔点。

压实后，相邻的粉末颗粒通过冷焊缝固定在一起，使压实有足够的“生坯强度”进行处理。在烧结温度下，扩散过程导致颈部在这些接触点形成并生长。

固态烧结的三个阶段：左：初始阶段，中心：中间阶段，右：最终阶段（由EPMA提供）

在这种“固态烧结”机制发生之前，有两个必要的前体：

• 通过蒸发和燃烧蒸汽去除压制润滑剂

• 减少来自粉状颗粒中的表面氧化物。

这些步骤和烧结过程本身通常在单个连续的炉子中通过明智地选择和分区炉气氛以及在整个炉子中使用适当的温度曲线来实现。

烧结硬化

烧结炉可以在冷却区应用加速冷却速率，并且已经开发出可以在这些冷却速率下转化为马氏体微观结构的材料等级。该工艺与随后的回火处理一起，被称为烧结硬化，这是近年来出现的一种具有提高烧结强度的主要手段的工艺。

液相烧结

瞬态液相烧结

在仅含有铁粉颗粒的压坯中，固态烧结工艺会随着烧结颈的生长而产生一些压坯收缩。然而，黑色粉末冶金材料的常见做法是在烧结过程中添加细铜粉以产生瞬态液相。

在烧结温度下，铜熔化，然后扩散到铁粉颗粒中，产生溶胀。通过仔细选择铜含量，可以平衡这种膨胀与铁粉骨架的自然收缩，并提供在烧结过程中尺寸不会发生变化的材料。铜的添加还提供了有用的固溶强化效果。

永久液相烧结

对于某些材料，例如硬质合金或硬质合金，应用涉及产生永久液相的烧结机制。这种类型的液相烧结涉及使用粉末添加剂，该添加剂将在基质相之前熔化，并且通常会产生所谓的粘合剂相。该过程分为三个阶段：

重排

当液体融化时，毛细管作用会将液体拉入孔隙中，并导致颗粒重新排列成更有利的包装排列

溶液沉淀

在毛细管压力高的区域，原子将优先进入溶液，然后在颗粒不紧密或接触的较低化学势区域沉淀。这称为接触压平，并以类似于固态烧结中晶界扩散的方式致密化系统。奥斯特瓦尔德成熟也会发生，其中较小的颗粒将优先进入溶液并在较大的颗粒上沉淀，从而导致致密化。

最终致密化

致密化固体骨骼网络，液体从有效堆积的区域移动到孔隙中。为了使永久液相烧结切实可行，主要相应至少微溶于液相，并且“粘合剂”添加剂应在固体颗粒网络发生任何重大烧结之前熔化，否则不会发生晶粒的重排。