La sinterizzazione è un trattamento termico applicato a una polvere compatta per conferire forza e integrità.La temperatura utilizzata per la sinterizzazione è inferiore al punto di fusione del principale costituente del materiale della metallurgia delle polveri.

Dopo la compattazione, le particelle di polvere adiacenti vengono tenute insieme da saldature a freddo, che conferiscono al compatto una "forza verde" sufficiente per essere maneggiato.Alla temperatura di sinterizzazione, i processi di diffusione provocano la formazione e la crescita di colli in questi punti di contatto.

Ci sono due precursori necessari prima che questo meccanismo di "sinterizzazione allo stato solido" possa aver luogo:
1.Rimozione del lubrificante di pressatura mediante evaporazione e combustione dei vapori
2.Riduzione degli ossidi superficiali dalle particelle di polvere nel compatto.

Queste fasi e lo stesso processo di sinterizzazione sono generalmente ottenuti in un unico forno continuo mediante una scelta giudiziosa e la suddivisione in zone dell'atmosfera del forno e utilizzando un profilo di temperatura appropriato in tutto il forno.

Indurimento per sinterizzazione

Sono disponibili forni di sinterizzazione che possono applicare velocità di raffreddamento accelerato nella zona di raffreddamento e sono stati sviluppati tipi di materiali che possono trasformarsi in microstrutture martensitiche a queste velocità di raffreddamento.Questo processo, insieme a un successivo trattamento di rinvenimento, è noto come indurimento per sinterizzazione, un processo che è emerso, negli ultimi anni, come mezzo principale per aumentare la resistenza del sinterizzato.

Sinterizzazione in fase liquida transitoria

In un compatto che contiene solo particelle di polvere di ferro, il processo di sinterizzazione allo stato solido genererebbe un certo restringimento del compatto man mano che i colli di sinterizzazione crescono.Tuttavia, una pratica comune con i materiali PM ferrosi consiste nell'aggiungere polvere di rame fine per creare una fase liquida transitoria durante la sinterizzazione.

Alla temperatura di sinterizzazione, il rame fonde e poi si diffonde nelle particelle di polvere di ferro creando un rigonfiamento.Mediante un'attenta selezione del contenuto di rame, è possibile bilanciare questo rigonfiamento contro il naturale ritiro dello scheletro di polvere di ferro e fornire un materiale che non cambia affatto nelle dimensioni durante la sinterizzazione.L'aggiunta di rame fornisce anche un utile effetto di rafforzamento della soluzione solida.

Sinterizzazione permanente in fase liquida

Per alcuni materiali, come i carburi cementati oi metalli duri, viene applicato un meccanismo di sinterizzazione che comporta la generazione di una fase liquida permanente.Questo tipo di sinterizzazione in fase liquida comporta l'uso di un additivo alla polvere, che si scioglierà prima della fase matrice e che spesso creerà una cosiddetta fase legante.Il processo prevede tre fasi:

Riorganizzazione
Man mano che il liquido si scioglie, l'azione capillare attirerà il liquido nei pori e causerà anche la riorganizzazione dei grani in una disposizione di imballaggio più favorevole

Precipitazione della soluzione
Nelle aree in cui le pressioni capillari sono elevate, gli atomi andranno preferenzialmente in soluzione e quindi precipiteranno in aree a potenziale chimico inferiore dove le particelle non sono vicine o in contatto.Questo è chiamato appiattimento del contatto e densifica il sistema in un modo simile alla diffusione del bordo di grano nella sinterizzazione allo stato solido.La maturazione di Ostwald si verificherà anche dove le particelle più piccole andranno preferenzialmente in soluzione e precipiteranno su particelle più grandi portando alla densificazione.

Densificazione finale
Densificazione della solida rete scheletrica, movimento liquido dalle regioni compattate in modo efficiente nei pori.Affinché la sinterizzazione permanente in fase liquida sia pratica, la fase principale dovrebbe essere almeno leggermente solubile nella fase liquida e l'additivo "legante" dovrebbe sciogliersi prima che si verifichi qualsiasi sinterizzazione importante della rete di particelle solide, altrimenti non si verificherà il riarrangiamento dei grani.