Технологічні процеси виготовлення порошкових конструкційних матеріалів визначаються ступенем навантаженості деталей: чим вона вища, тим складніше технологічний процес виготовлення деталі. Так, малонавантажені деталі виготовляють холодним пресуванням і спіканням, а средньонавантажені і важконавантажені – подвійним пресуванням і спіканням або іншими високоенергетичними способами (гаряче штампування, гаряче пресування і т. п.).
Малонавантажені і помірнонавантажені конструкційні деталі виготовляють пресуванням і спіканням порошків заліза або вуглецевих сталей. Тиск пресування в залежності від необхідної щільності заготовок становить 300-800 МПа, а температура спікання – 1050-1200 °С.
Малонавантажені деталі після спікання піддають поверхневій обробці з метою підвищення їх корозійної стійкості. Такі сталі не піддають термічній обробці. В залежності від вмісту вуглецю вони мають структуру фериту, феритоперліту та перліту. Важливою структурною характеристикою цих сталей є пори, форма яких істотно впливає на міцність порошкових конструкційних деталей. Так, якщо пори мають гострі кути, міцність деталі різко знижується. Форма пор визначається формою часток вихідного порошку, а також умовами пресування і спікання. Вироби, отримані з розпилених порошків зі сферичної або близької до сферичної формою часток, мають пори тетраедричної форми, які при спіканні пресовок набувають сферичну форму. Вироби з відновлених порошків з розгалуженими частками характеризуються неправильною формою пор, гострі кути яких згладжуються при спіканні. Велика пористість (25-18%) таких деталей не дозволяє надати їм високі механічні властивості. При зміні вмісту вуглецю від 0,1 до 0,9% їх властивості змінюються несуттєво: межа міцності на розтяг становить 100-120 МПа, твердість - 500-800 HB. Малонавантажені деталі можна виготовляти з порошкових сталей СП 10-1, СП30-1, СП70-1 і СП90-1.
Помірнонавантажені деталі виготовляють з порошкових вуглецевих і низьколегованих сталей пресуванням при тиску 500-800 МПа і спіканням при температурі 1100-1200 ° С. Для підвищення твердості і міцності помірнонавантажених деталей застосовують подвійне пресування і спікання. Перше пресування проводять при порівняно низькому тиску (300-500 МПа) з подальшим спіканням заготівки при температурі 1100-1200 ° С. Після спікання заготівки піддають повторному пресуванню (допресовка) при тиску 400 - 500 МПа. Така схема дозволяє отримати конструкційні деталі по міцності і пористості відповідні деталей, отриманим при пресуванні при тиску 800-1000 МПа і наступному спіканні. Це обумовлено тим, що після спікання усувається деформаційне зміцнення частинок порошку, отримане після першого пресування. Перевагою цього способу є також те, що зменшення тиску пресування збільшує стійкість і термін служби прес-форм.
При необхідності підвищення міцності помірнонавантажених деталей застосовують термообробку (загартування і відпуск). Структура матеріалу в цьому випадку залежить від вмісту вуглецю і може складатися з мартенситу, троститу або перліту. При відсутності термообробки структура помірнонавантажених деталей відповідає структурі малонавантажених при пористості 15-10%. Межа міцності на розтяг таких сталей досягає 120 - 200 МПа, твердість - 700-1000 HB.
Для виготовлення средньонавантажених деталей застосовують вуглецеві і леговані сталі. Технологія їх виготовлення включає пресування, спікання, допресовку і термообробку, що дозволяє знизити їх пористість до 9-2% і тим самим забезпечити необхідні фізико-механічні властивості. Після термообробки такі матеріали характеризуються мартенситною або троостомартенситною структурою (вуглецеві сталі) і мартенситною або аустенітною з легуючими включеннями (леговані стали). Межа міцності на розрив таких сталей досягає 200-580 МПа, твердість HRC - 45-52.
Деталі зазначених груп після спікання можуть піддаватися калібруванню з метою усунення викривлення і підвищення точності розмірів. При калібруванні щільність деталі незначно підвищується (на 1-3%).
Для виготовлення важконавантажених деталей необхідно застосовувати матеріали підвищеної міцності, яка для порошкових матеріалів на основі заліза істотно залежить від пористості. Тому для повної реалізації властивостей порошкових матеріалів необхідно отримувати їх з мінімально можливою безпористою структурою. При цьому немає необхідності домагатися її подібності зі структурою відповідних литих сталей, оскільки порошкові матеріали мають більш дрібнозернисту структуру, що забезпечує підвищення твердості і зносостійкості деталей.
Високі міцнісні властивості важко навантажених порошкових деталей, що працюють в умовах значних статичних, ударних або циклічних навантажень, можуть бути досягнуті при їх пористості менше 2%. Необхідну щільність деталям надають, застосовуючи високоенергетичні методи формування, просочуючи пористі заготовки легкоплавкими металами (мідь, латунь, евтектичних сплави на основі заліза та інших металів), а також легуючи їх марганцем, нікелем, хромом, молібденом.
Отримувати вироби високої щільності дозволяє формування їх ударним і гідродинамічним пресуванням, штампуванням, ізостатичним пресуванням, екструзією, просочуванням пористих пресовок рідкими металами.
Ударне пресування виробів з подальшим спіканням успішно замінює дворазове статичне пресування з наступним спіканням, що обумовлено більш високою ефективністю процесу за рахунок скорочення кількості технологічних операцій. Крім того, механічні властивості виробів, отриманих ударним пресуванням, вище внаслідок утворення якісного металевого контакту між частинками. Ударне пресування полягає в ущільненні металевих порошків у закритих прес-формах з високою швидкістю навантаження пуансона, яка може досягати 300 м / с. Пресування виробляється на пневмо- або гідромеханічних молотах.
Гідродинамічний пресування ефективно при отриманні пресовок складної форми з рівномірним розподілом щільності за об’ємом. Джерелом енергії в гідродинамічних установках служить тиск газу, що виникає при спалюванні пороху в замкнутому об’ємі. Енергія стисненого газу через поршень передається рідини, яка рівномірно стискає порошок, поміщений в еластичну оболонку.
Штампування можна застосовувати для отримання порошкових деталей широкої номенклатури: важелі, втулки, кільця, шатуни, шестерні, вали і ін. Більшість деталей виготовляють в закритих штампах, що дозволяє досягти високої точності деталі при практично повній відсутності відходів вихідних матеріалів. Холодне штампування, на відміну від гарячого, забезпечує високу чистоту поверхні деталі і виключає її окислення. Холодному штампуванню піддаються порошкові заготовки з відносною щільністю 85—90 %. Виготовлення деталей гарячим штампуванням можна проводити з попередніми спіканням заготовок або без нього. Важко навантажені деталі на основі заліза піддаються гарячому штампуванню при температурі 800-1300 °С (застосування більш високих температур сприяє кращому ущільнення, але при цьому підвищується знос штампу).
Ізостатичне гаряче пресування дає можливість поєднати процес всебічного ущільнення з спіканням виробів при температурах до 2000 ° С. Процес проводиться в газостатах, що представляють собою автоклави з розміщеними в них нагрівальними приладами. Ущільнення порошків проводять у металевих контейнерах, виготовлених з пластичних маловуглецевої сталі, нікелю і тугоплавких металів, при тиску інертного газу до 300 МПа. Порошок перед пресуванням піддають віброущільненню в контейнері і вакуумують.
Екструзію застосовують для отримання виробів або напівфабрикатів з великим відношенням довжини до поперечного перерізу, таких як листи, труби і т. п. Екструзію заготовок проводять як в гарячому, так і в холодному стані. Холодній екструзії піддають порошкові чи горячоспресовані заготовки. Заготовки безпосередньо після пресування піддають тільки гарячій екструзії.
Просочування пористих металевих пресовок розплавами металів і сплавів є поширеним способом отримання високоміцних деталей конструкційного призначення. Перевага цього способу полягає в тому, що просоченню можуть піддаватися заготовки з пористістю більше 15-20%. Останнє дозволяє проводити пресування при низькому тиску, що підвищує стійкість прес-форм. Відсутність усадки при просоченні дає можливість отримувати деталі точних розмірів.