Спікання – це термічна обробка, яка застосовується до пресованого порошку для додання міцності та цілісності.Температура, яка використовується для спікання, нижча за температуру плавлення основної складової матеріалу порошкової металургії.

Після ущільнення сусідні частинки порошку утримуються разом холодними зварними швами, що надає компакту достатню «зелену міцність» для обробки.При температурі спікання процеси дифузії спричиняють формування та зростання шийок у цих точках контакту.

Є два необхідні попередники, перш ніж цей механізм «спікання твердого тіла» може мати місце:
1. Видалення пресового мастила шляхом випаровування та спалювання парів
2. Відновлення поверхневих оксидів з частинок порошку в пресі.

Ці етапи та сам процес спікання зазвичай здійснюються в одній безперервній печі шляхом розумного вибору та зонування атмосфери печі та використання відповідного температурного профілю в усій печі.

Агломерація

Доступні печі для спікання, які можуть застосовувати прискорені швидкості охолодження в зоні охолодження, і були розроблені марки матеріалів, які можуть перетворюватися на мартенситні мікроструктури за цих швидкостей охолодження.Цей процес, разом із подальшою обробкою відпуску, відомий як зміцнення спіканням, процес, який останніми роками став провідним засобом підвищення міцності спекання.

Перехідне рідкофазне спікання

У пресі, яка містить лише частинки порошку заліза, процес спікання в твердому стані призведе до деякої усадки преса, коли горловини спікання ростуть.Однак загальноприйнятою практикою з чорними PM-матеріалами є додавання дрібнодисперсного мідного порошку для створення перехідної рідкої фази під час спікання.

При температурі спікання мідь плавиться, а потім дифундує в частинки порошку заліза, створюючи набряк.Завдяки ретельному підбору вмісту міді можна врівноважити це набухання з природною усадкою скелета залізного порошку та забезпечити матеріал, розміри якого взагалі не змінюються під час спікання.Додавання міді також забезпечує корисний ефект зміцнення твердого розчину.

Постійне рідкофазне спікання

Для певних матеріалів, таких як цементовані карбіди або тверді метали, застосовується механізм спікання, що передбачає утворення постійної рідкої фази.Цей тип рідкофазного спікання передбачає використання добавки до порошку, яка плавиться перед матричною фазою і яка часто створює так звану сполучну фазу.Процес має три етапи:

Перешикування
Коли рідина плавиться, капілярна дія втягне рідину в пори, а також спричинить перегрупування зерен у більш сприятливу упаковку.

Розчин-осадження
У областях, де капілярний тиск високий, атоми переважно потраплятимуть у розчин, а потім випадатимуть в осад у областях з нижчим хімічним потенціалом, де частинки не знаходяться близько або не контактують.Це називається контактним сплощенням і ущільнює систему подібно до дифузії меж зерен під час спікання в твердому стані.Дозрівання Оствальда також відбуватиметься, коли дрібніші частинки переважно потраплятимуть у розчин і осідають на більших частинках, що призведе до ущільнення.

Остаточне ущільнення
Ущільнення твердої скелетної мережі, рух рідини з ефективно упакованих областей у пори.Щоб постійне спікання в рідкій фазі було практичним, основна фаза повинна бути принаймні трохи розчинною в рідкій фазі, а «зв’язуюча» добавка повинна розплавитися до того, як відбудеться будь-яке значне спікання мережі твердих частинок, інакше перегрупування зерен не відбудеться.