高温合金热处理工艺是指高温合金材料通过固态加热、保温和冷却而获得预期组织和性能的金属热加工工艺。近年来，固溶热处理和时效热处理是对高温合金更深入、更系统的研究。固溶热处理是指高温合金显微组织中析出相的全固溶温度，即合金中各种分布不均匀的析出相全部溶解到基体相中，从而强化固溶体，提高韧性和耐蚀性，消除残余应力，以便继续加工成形，为后续时效处理中均匀分布的强化相的析出做好准备。时效热处理是指在强化相析出的温度范围内加热并保持一定时间，使高温合金的强化相均匀析出，碳化物均匀分布，从而使合金硬化，提高强度。
GH4145高温合金是一种以[Ni3（al，Ti，Nb）]为主要强化相的镍基时效硬化合金。主要用于300MW或600MW汽轮机高中压内缸法兰螺栓。高温运行后，这种螺栓的微观结构和二次结构发生变化，强化相析出，导致材料的蠕变和耐久性下降。为提高其性能，对使用后硬度值为333hbw的螺栓进行恢复热处理。热处理工艺为固溶+二次时效，固溶工艺为1130℃×1H油冷；时效为845℃×24h，第二次时效为707℃×20h空冷。通过该工艺对硬度值过高的螺栓进行恢复热处理后，硬度值降至标准要求。虽然强度值有一定程度的降低，但塑性和韧性都有明显的提高，证明了回复热处理工艺的有效性。
GH4169合金是一种含铌的高强度镍铬铁基高温合金，主要用于制造航空发动机高温零件。热处理制度对GH4169冷轧叶片组织和性能的影响。采用970-995℃软化处理系统。经软化处理后，进行中间处理和固溶体时效处理。中间处理系统为900℃空冷，固溶体时效处理系统为1010℃空冷+720℃×8h炉冷至620℃×8h空冷。软化处理能显著降低硬度，有利于二次冷轧；995℃软化可获得较好的软化效果，对合金的组织和性能没有影响；冷轧变形后，软化处理对GH4169合金的力学性能影响不大，而中间处理和终固溶时效热处理是决定GH4169合金力学性能的重要工艺。
高温合金在严格控制的加热和冷却条件下进行热处理，通过改变材料的内部微观结构达到所需的使用性能或使用寿命。随着新型高温合金材料的应用和使用中对合金性能的高要求，热处理工艺是一种必不可少的工艺。
