烧结是一种高温热处理，将压坯或松装粉末体置于适当的气氛中，在低于其主要成分熔点的温度下保温一定时间，以获得具有所需密度、强度和各种物理及力学性能的材料或制品的工序。它是粉末冶金生产过程关键的、基本的工序之一，目的是使粉末颗粒间产生冶金结合，即：使粉末颗粒之间由机械啮合转变成原子之间的晶界结合。用粉末烧结的方法可以制得各种纯金属、合金、化合物以及复合材料。
1、烧结基本原理
烧结过程与烧结炉、烧结气氛、烧结条件的选择和控制等方面有关，因此，烧结是一个非常复杂的过程。烧结前压坯中粉末的接触状态为颗粒的界面，可以区分并可分离，只是机械结合。烧结状态时，粉末颗粒接触点的结合状态发生了转变，为冶金结合，颗粒界面为晶界面。随着烧结的进行，结合面增加，直至颗粒界面完全转变成晶界面，颗粒之间的孔隙由不规则的形状转变成球形的孔隙。
烧结过程示意图
烧结的机理：粉末压坯具有很大的表面能和畸变能，并随粉末粒径的细化和畸变量的增加而增加，结构缺陷多，因此处于活性状态的原子增多，粉末压坯处于非常不稳定的状态，并力图把本身的能量降低。将压坯加热到高温，为粉末原子所储存的能量释放创造了条件，由此引起粉末物质的迁移，使粉末体的接触面积增大，导致孔隙减小，密度增大，强度增加，形成了烧结。
按烧结过程中有无液相出现和烧结系统的组成，烧结可分为固相烧结和液相烧结。如果烧结发生在低于其组成成分熔点的温度，粉末或压坯无液相形成，则产生固相烧结；如果烧结发生在两种组成成分熔点之间，至少有两种组分的粉末或压坯在液相状态下，则产生液相烧结。固相烧结用于结构件，液相烧结用于特殊的产品。液相烧结时，在液相表面张力的作用下，颗粒相互靠紧，故烧结速度快，制品强度高。普通铁基粉末冶金轴承烧结时不出现液相，属于固相烧结；而硬质合金与金属陶瓷制品烧结过程将出现液相，属于液相烧结。
2、烧结工艺
粉末冶金零件烧结工艺根据零件的材料、密度、性能等要求，确定工艺条件及各项参数。烧结工艺参数包括两个方面，一为烧结温度、保温时间、加热和冷却速度；二为合适的烧结气氛及控制气氛中各成分的比例。
粉末冶金零件压坯完成一次烧结需要不同的温度和时间。通常烧结分三个阶段，分别是预烧、烧结和冷却。
为了保证润滑剂的充分排除以及氧化膜的彻底还原，预烧应有一定时间，且时间长短与润滑剂添加量和压坯大小有关。预烧之后，将烧结零件送入高温区烧结，烧结温度可根据烧结组元熔点、粉末的烧结性能及零件的要求有关。通常对于固相烧结，烧结温度为主要组元熔点温度的0.7~0.8倍。烧结结束后，烧结零件进入冷却区，冷却至规定温度或室温，然后出炉。零件从高温冷却至室温会发生组织结构和相溶解度的变化，将会影响产品的最终性能，冷却速度对其有决定作用，因此，需要控制冷却速度。
烧结时最主要的因素是烧结温度、烧结时间和大气环境，此外，烧结制品的性能也受粉末材料、颗粒尺寸及形状、表面特性以及压制压力等因素的影响。烧结过程中，烧结温度和烧结时间必须严格控制。烧结温度过高或烧结时间过长，都会使压坯歪曲和变形，其晶粒亦大，产生所谓“过烧”的废品；如烧结温度过低或烧结时间过短，则产品的结合强度等性能达不到要求，产生所谓“欠烧”的废品。
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