高溫合金熱處理工藝是指高溫合金材料在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻的方式，已獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。今年來對于高溫合金研究比較深入、系統(tǒng)的是固溶熱處理和時效熱處理。固溶熱處理是指在高溫合金組織內(nèi)析出相的全溶溫度，是合金中各種分布不均勻的析出相充分溶解至基體相中，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化固溶體并提高韌性及抗蝕性能，消除殘余應(yīng)力的作用，以便繼續(xù)加工成型，并為后續(xù)時效處理析出均勻分布的強(qiáng)化相做準(zhǔn)備。時效熱處理是指在強(qiáng)化相析出的溫度區(qū)間內(nèi)加熱并保溫一定時間，使高溫合金的強(qiáng)化相均勻地沉淀析出，碳化物等均勻分布，從而實(shí)現(xiàn)硬化合金和提高其強(qiáng)度的作用。
高溫合金GH4145是[Ni3(Al、Ti、Nb)]為主要強(qiáng)化相的鎳基時效硬化型合金，主要用于300MW或600MW汽輪機(jī)高中壓內(nèi)缸法蘭螺栓。此種材質(zhì)螺栓經(jīng)過高溫運(yùn)行后，會發(fā)生顯微組織及借位組態(tài)變化、強(qiáng)化相析出等，導(dǎo)致材料的蠕變和持久性能下降。為了改善其性能，對運(yùn)行后硬度值為333HBW的螺栓進(jìn)行恢復(fù)熱處理，熱處理工藝為固溶+兩次時效，固溶工藝為1130℃×1h油冷；時效為845℃×24h，第二次時效為707℃×20h空冷。采用此工藝對硬度值超標(biāo)螺栓進(jìn)行恢復(fù)熱處理后，其硬度值降至標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，雖然強(qiáng)度值有一定程度的下降，但是塑性及韌性顯著提升，證明恢復(fù)熱處理工藝及其有效。
GH4169合金是含Nb的高強(qiáng)度鎳-鉻-鐵基高溫合金，主要用于制造航空發(fā)動機(jī)的高溫部件。熱處理制度對GH4169冷軋葉片組織性能的影響。采用970-995℃軟化處理制度，軟化處理后進(jìn)行中間處理和固溶時效處理，中間處理制度為900℃空冷，固溶時效處理制度為1010℃空冷+720℃×8h爐冷至620℃×8h空冷。軟化處理可以使硬度明顯降低，有利于第二次冷軋的進(jìn)行；采用995℃進(jìn)行軟化處理，可以得到更好的軟化效果，且對合金組織性能無影響；GH4169合金冷軋變形后，軟化處理對力學(xué)性能影響很小，而中間處理和終固溶時效熱處理是決定力學(xué)性能的重要工序。
高溫合金在嚴(yán)格控制的加熱和冷卻條件下進(jìn)行熱處理，通過改變材料內(nèi)部的顯微組織來達(dá)到所要求的使用性能或服役壽命。隨著新高溫合金材料的應(yīng)用以及使用過程中對合金性能提出的高要求，熱處理工藝是必不可少的過程。近年來高溫合金熱處理工藝不斷發(fā)展，其發(fā)展趨勢如下：
（1）熱處理制度連同合金成份設(shè)計和其他工藝一起，使高溫合金達(dá)到的性能狀態(tài)，以便達(dá)到性能匹配。
（2）計算機(jī)模擬與熱處理工藝相結(jié)合，對合金的變形量及熱處理進(jìn)行深入的研究。研究熱處理工藝過程控制系統(tǒng)，在重視設(shè)備更新的同時實(shí)現(xiàn)工藝的創(chuàng)新，設(shè)備與工藝并行發(fā)展。
（3）服役和熱處理過程中合金各析出相之間的相互轉(zhuǎn)變關(guān)系及相變機(jī)制并不十分清楚，需要深入研究。
（4）深入研究高溫合金的適宜的淬火介質(zhì)，改進(jìn)淬火工藝，將是今后熱處理工藝的研究重點(diǎn)。
（5）真空熱處理技術(shù)具有無氧化、無脫碳和小畸變的優(yōu)越性，在航空航天等行業(yè)的應(yīng)用將越來越廣泛。
（6）等離子表面處理具有耐磨損、畸變小、外觀好和無盲區(qū)等特點(diǎn)，將在高溫合金中得到廣泛應(yīng)用，包括離子滲氮、離子氮碳共滲、離子滲碳等技術(shù)。
