高温合金在外力作用下发生塑性变形而成为所需形状、尺寸和性能的加工材的金属塑性加工过程。大多数高温合金都采用热加工成形。固溶强化型或弱沉淀强化型的高温合金，其成形过程的前部工序，如合金锭的开坯和各种坯料的制备，也都是用热加工来完成的，而后部工序则用冷加工成形。

高温合金的热加工   

高温合金中加入的大量多种合金化元素，在使合金强化的同时也带来了下列特征：(1)塑性较低；(2)热加工温度的范围较窄，合金锭一般为200℃左右，但有的只有70～80℃；(3)高温下变形抗力较大，比普通结构钢大到3～5倍；(4)再结晶速度低，变形过程中抗力增加，加工硬化较大，塑性降低，因而不利于高速变形。

高温合金的热加工性可以通过调整化学成分、改善冶炼和热处理工艺得到改善。

(1)采用特殊冶炼方法如真空冶炼和真空重熔等，可降低有害元素如Pb、Bi等的含量，或去除这些元素，以提高合金的热塑性；(2)加入微量元素如Mg、Ca或La等，以提高合金的热塑性；(3)尽可能地降低合金中的s含量，或加入微量的稀土元素，与s形成高熔点的化合物，提高晶界的熔化温度，从而提高合金的热加工温度，扩大热加工温度的范围；(4)采用电渣重熔或真空重熔的工艺，以减轻合金锭中某些元素的偏析，改善其热塑性；(5)对合金化程度较高的合金锭，采用高温和长时间的扩散退火处理，以减轻其合金化元素的偏析，改善其热塑性。

高温合金热加工的工艺要求是：(1)变形量不能太大；(2)变形速率要低；(3)为避免粗大而不均匀的晶粒组织的出现，变形温度应高于再结晶温度，变形量应大于临界变形量；(4)为防止合金表面温度的迅速下降而导致塑性的降低，所使用的工具要预热。高温合金的热加工工艺有锻锤自由锻、压力机自由锻、挤压、热轧、模锻、等温超塑性模锻和形变热处理等。

锻锤自由锻   

自由锻的打击速度较快，不宜于锻造合金化程度较高的高温合金，而多用于固溶强化型合金和铝、钛含量低(铝和钛的总量约小于4.5%)的合金锭的开坯或这些合金的圆形、方形锻件产品的锻造。此外，也可以在锻锤上通过镦粗、冲孔和在芯棒上扩孔等工序，锻造高温合金环件。由于锻锤的冲击力常不能使断面尺寸较大的加工件的变形深透至中心，合金锭的直径一般不宜超过380mm。锻锤的能力，根据合金锭的尺寸大小而在3～5kN之间选择。

压力机自由锻  

自由锻所用的压力机多为水压机。由于水压机的吨位大，它所施加的压力能深入锻件的中心，可用于较大尺寸的高温合金锭的开坯，锻压成圆形、方形或矩形断面的坯料。水压机的能力大小，可根据经常加工件的尺寸和重量而选择，如锻压直径为630mm、重为2800kg的合金锭，需15～30kN的水压机。但水压机由于操作速度较慢，锻压变形量较大，不适用于热加工温度较窄、塑性较低的高合金化的合金锭，如GHl88、GH220等高温合金的开坯。水压机还多用来镦粗较大的圆饼，(见彩图插页第38页)以供模锻大型涡轮盘用，水压机的能力通常需要60～100kN。

挤压  

难以用锻锤开坯的，铝、钛含量较高的合金锭可用挤压机来开坯，因挤压变形的三向压应力的应力状态可提高合金的塑性。为避免合金与挤压工具直接接触而降低附加摩擦力，防止合金表面裂纹的产生，挤压时须用玻璃润滑剂润滑。此外，合金化更高的合金锭，如GH118、GH220高温合金等，由于它们的塑性更低和热加工温度更窄，须用低碳钢或不锈钢的套子包封起来，再进行挤压(见包套挤压)。这一方面可减低合金表面的温降速度，另一方面起到润滑作用。挤压比的范围一般为7：1到50：1。挤压机除用来开坯外，还可用来生产矩形或较复杂断面的型材，以供加工涡轮叶片和其他部件。

热轧  

大多数高温合金的棒材和板材是用锻压或挤压的坯料在型钢轧机和薄板轧机上轧制而成的。低牌号的固溶强化型合金，可用电渣重熔制成扁锭，再在钢板轧机上轧成板材。对于合金化程度较高的合金锭(铝、钛总含量大于4.5%而小于6%)，由于其塑性较差，难以用锻压进行变形，则可用型钢轧机以低的轧制速度(〈1m／s)进行多火次的轧制。每火一般只能轧2～4道。前面的轧制道次的孔型为椭圆一立椭圆孔型系统；以期每道能达到均匀而小量的变形。待铸态组织完全消失后，再采用菱一菱孔型系统。此外，为减缓轧件在轧制过程中的温降，轧辊应预热。对于合金化程度更高的合金锭(铝、钛总含量大于6%)，由于其热加工温度更窄，塑性更差，则需采用包套轧制。这一方面可减慢轧件在轧制过程中的温降，另一方面还可避免由于轧件表面与辊面相接触而形成的附加摩擦力，导致SLt-'F表面裂纹的产生。轧制的工艺程序和参数，同前一种合金化程度较高的(铝、钛总含量大于4.5%而小于6%)合金锭，只是由于轧件的表面包有钢套，每火轧制道次可增加到4～8道。某些高温合金的环件可由轧环机来轧成，所用坯料为已经镦粗、冲孔和扩孔的锻坯。

模锻   

对高温合金来说，模锻主要用来锻制涡轮叶片和涡轮盘。模锻的工艺要求是：(1)锻压温度应高于再结晶温度，以达到完全动态再结晶；(2)变形量应大于临界变形量，以避免晶粒粗大和不均匀组织的出现；(3)选用合适的润滑剂，以防止模锻件与模具的粘结；(4)模具设计合理，以使合金的流变合适，避免变形死区的出现。

叶片的模锻一般先用平锻机对棒材的一端进行镦粗，然后在曲轴压力机或螺旋压力机上进行预锻和精锻。模锻温度的范围很窄，只有20～50℃之多。涡轮盘所用坯料为由锻锤或压力机锻造的饼坯。为满足涡轮盘这种航空发动机关键部件的性能要求，应尽可能地减轻合金化元素的宏观和微观的偏析程度。为此，合金锭多由电渣重熔或真空白耗重熔而成。对合金化程度较高的合金，还要经过高温、长时间的扩散热处理，以进一步降低合金化元素的偏析。饼坯加热后，可用模锻锤、水压机或机械压力机中的任一种设备预锻和终锻成盘件。也可用高速锤进行终锻。若欲获得均匀细晶的盘件，则需严格地控制变形温度和变形量，而且最好能达到完全的动态再结晶。

某些涡轮盘要求其材料(如GH901、GH169等镍基高温合金)在500～650℃温度下具有良好的拉伸性能和疲劳性能。因而，这些材料应具有细晶组织，其晶粒度以10～13级为宜。为此，应采取的措施是：(1)使合金析出合适的第二相，以阻止晶粒长大，控制晶粒尺寸；(2)使这些第二相的溶解温度应高于合金的再结晶温度；(3)使这些合金的锻造温度范围处于第二相溶解温度和合金再结晶温度之间。

等温超塑性模锻   

高温强度很高的涡轮盘材料(例如In—100等)，由于高温下变形抗力极大，塑性也很低，用通常的锻压方法很难成形为盘件，尤其是精确尺寸的盘件。20世纪70年代初研究发现超细晶粒的材料在低应变速率下具有高温超塑性(见金属的超塑性)。因此，利用等温超塑性锻造工艺将盘坯锻至接近于成品形状和尺寸的涡轮盘，可使变形抗力大为降低。其工艺要点为：(1)先将坯料进行超塑性处理，或用粉末冶金方法得到直径为0.5～5μm左右的晶粒；(2)以低的应变速率(≤O．5／min)在约低于合金再结晶温度200℃的温度下，和惰性气体的保护下，进行等温模锻。变形温度范围最好控制在110℃之内，压缩率一般不小于75%。模具用感应圈加热；(3)然后在规定的温度下进行固溶处理，使晶粒长大，以适应高温强度的要求。

形变热处理工艺(热机械处理工艺)对使用温度不超过700℃的高温合金，若根据要求需进一步提高其强度和低周疲劳性能，则可用形变热处理工艺来成形，以得到合适的稳定的位错亚结构，进一步强化合金。工艺过程大体为：(1)固溶处理，使第二相溶入基体；(2)中间时效处理，使碳化物或1相或8相析出，以阻止晶粒在下步工序中的长大；(3)在低于合金再结晶温度的温度下进行模锻，变形率不小于50%，以获得具有稳定位错亚结构的均匀而细小的晶粒。为避免变形量过大产生绝热升温，而引起再结晶晶粒长大，则可将整个工艺分为若干次的反复变形和加热；(4)按合金所规定的时效处理制度进行热处理。

高温合金的冷加工   

由于高温合金含有大量的作为固溶强化剂的溶质元素和作为沉淀强化剂的第二相，它们在合金的冷变形过程中与位错交互作用，产生高密度的位错缠结，因而其变形硬化指数(”值)较一般合金为高，变形抗力增大，塑性下降，变形所需的外力也较大，所需的动力也就较大。再者，含有较多量的沉淀强化相的合金，其屈服强度与抗拉强度相差不大，冷变形时不但变形抗力大而且易出现裂纹。因此，这类高温合金不宜进行冷塑性加工，而只有固溶强化型高温合金和少数几种弱沉淀强化型高温合金才可进行冷塑性加工。高温台金的冷加工工艺有薄板冷轧、管材冷轧和冷拔、棒材冷拔、丝材冷拔、冲压和拉延等。

薄板冷轧    

一般是将热轧的薄板坯在普通的四辊冷轧机上进行多道次的单张冷轧。由于其加工硬化速率较大，两次软化退火间的总冷轧压下率通常不超过20%～30%。变形速率不能太快，以免产生裂边。

管材冷轧和冷拔   

高温合金管材就其材料而言，多数是属于固溶强化型合金。制管所用的空心管坯，只有低牌号的固溶强化型合金是由穿孔机制备的，较高牌号的固溶强化型合金则需用热挤压来开坯。空心管坯经多次冷轧和反复冷拔后成为所需的管材。由于高温合金的冷加工硬化速率较大，一般冷轧或冷拔一道后就得进行软化退火处理。对高牌号的固溶强化型合金的管材而言，由于它难以穿轧得到空心管坯，可用焊接和冷轧(拔)的工艺来生产管材：先将薄板弯卷成管筒，用无填料的氩弧焊将对缝焊好，然后用冷轧和冷拔进行管壁的减薄和管径的减小。在此过程中，重要的是以足够的变形量和合适的热处理温度使其焊缝的铸态组织完全消失而转变为变形的组织，以达到无缝管质量的要求。

棒材冷拔  

为得到尺寸较精确、表面质量较好的棒材，可将热加工的棒材再进行冷拔。冷拔棒材经完全热处理后，其表面氧化皮最好采用无心磨削来清除。一些高温合金螺母和螺栓可用冷拔的六角形棒材来加工。

丝材冷拔  

主要加工焊接高温合金所需的焊条和焊丝。这些焊条和焊丝所用的材料为固、溶强化型合金和一些弱沉淀强化型合金。冷拔工艺是，先将φ7～12mm的盘条在单模拔丝机上拉拔，然后再在多模拔丝机上拉拔。

冲压和拉延  

涡轮发动机的燃烧室是由高温合金薄板的冲压件经焊接组装而成的，由于高温合金的变形硬化指数(n值)较高，一般为0.35～0.45，所以拉延件的厚度较均匀，表面质量也较好，但带来的问题是，需要较大吨位的冷成型设备。高温合金板材的极限拉延比一般可达2，与不锈钢板材相仿。