高溫合金的性能與其組織密切相關，而這種組織可以通過熱處理來調整。例如，合金的晶粒大小、碳化物形態和分布、金屬間化合物（r'）的大小和分布等，都可以通過熱處理工藝進行控制。對于變形合金而言，熱處理尤為關鍵。高溫合金的熱處理通常包括固溶處理、中間處理和時效處理三個步驟。1. 固溶處理固溶處理的目的是溶解基體內的碳化物和r'相，以獲得均勻的過飽和固溶體，便于時效過程中重新析出細小且分布均勻的碳化物和r'相等強化相，同時消除由冷熱加工產生的應力，促使合金發生再結晶。固溶處理還有助于獲得適宜的晶粒度，確保合金具有高溫抗蠕變性能。固溶處理的溫度范圍一般在980~1250℃之間，具體溫度取決于合金中相的析出和溶解規律以及使用要求，以確保強化相的必要析出條件和一定的晶粒度。2. 中間處理中間處理，也稱為二次固溶處理或中間時效處理，主要作用是改變晶界上析出的碳化物數量、形態和分布。同時，在合金中形成大小兩種r'相的合理分布，顯著提高合金的持久壽命和塑性。中間處理的溫度大約在1000~1500℃之間。在此過程中，晶界會析出鏈狀碳化物，從而強化晶界。對于過飽和度低的合金，中間處理可以避免晶界處析出細胞狀M23C6，而是形成富Cr的塊狀碳化物。這種結構有助于提高Al、Ti的溶解度，減少晶界貧r'區的寬度，從而提高持久塑性。對于過飽和度高的合金，中間處理會在晶界處析出鏈狀M23C6碳化物，導致晶界附近的Cr、Mo等元素貧化，而Al、Ti的溶解度相對增高，形成包覆晶界碳化物的r'包膜，對持久性能有利。3. 時效處理時效處理能夠使合金充分而均勻地析出強化相，而且在時效溫度下不會引起強化相的溶解和聚化，從而保證強化相的尺寸合適。時效溫度通常在700~950℃之間。時效溫度取決于強化相的數量和合金中r'相已大量析出，因此最后的時效處理只會產生較小的組織變化。許多鑄造合金只需要進行熱處理或僅進行簡單的熱處理，例如只需進行幾小時的固溶或時效處理即可使用，甚至有的合金不進行熱處理就直接使用。隨著合金的復雜化，為了改善某些綜合性能，也可采用與變形合金相似的熱處理。經固溶處理后，能夠使鑄態組織局部均勻化，但鑄造合金的枝晶偏析等不會完全消除。總之，熱處理與合金的組織和性能密切相關。通過適宜的熱處理，可以充分發揮材料的潛力。