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高温合金管按基体元素主要可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。
铁基高温合金是一种在600~800摄氏度高温下有一定强度和抗氧化、抗燃气腐蚀的材料。主要以铁为基体、含一定量铬和镍的奥氏体合金。
发展过程
铁基高温合金是从奥氏体不锈钢发展起来的。40年代，发现18-8型不锈钢中加入钼、铌、钛等元素可提高这种钢在500～700℃条件下的持久强度，从而制成以美国牌号 16-25-6(Fe-25Ni-16Cr-6Mo)为代表的加工硬化型奥氏体耐热钢。为了适应航空工业对耐高温材料的需要，发展出一系列沉淀强化型Fe-Ni-Cr系、Fe-Ni-Co-Cr系高温合金，如A286、Incoloy 901等。第二次世界大战期间，德、日等国迫于战争需要和镍资源缺乏,发展出Fe-Cr-Mn系、Fe-Ni-Cr-Mn系高温合金。这样就逐步形成铁基高温合金系列。50年代，美国为节约镍资源还研制出无镍的AF-71(Fe-Cr-Mn系)合金,用于制造燃气轮机部件。中国结合本国资源条件，于50年代末开始研制铁基合金，发展出一系列Fe-Ni-Cr系固溶强化型、沉淀强化型的高温合金,如GH140、GH130、GH135、K13、K14等。
性能：高温合金中的钴基高温合金中碳化物的热稳定性较好。温度上升时﹐碳化物集聚长大速度比镍基合金中的γ 相长大速度要慢﹐重新回溶于基体的温度也较高(高可达1100℃)﹐因此在温度上升时﹐钴基合金的强度下降一般比较缓慢。
钴基合金有很好的抗热腐蚀性能，一般认为，钴基合金在这方面优于镍基合金的原因，是钴的硫化物熔点(如Co-Co4S3共晶，877℃)比镍的硫化物熔点(如Ni-Ni3S2共晶645℃)高，并且硫在钴中的扩散率比在镍中低得多。而且由于大多数钴基合金含铬量比镍基合金高，所以在合金表面能形成抵抗碱金属硫酸盐(如Na2SO4腐蚀的Cr2O3保护层)。但钴基高温合金抗氧化能力通常比镍基合金低得多。
生产工艺：早期的钴基合金用非真空冶炼和铸造工艺生产。后来研制成的合金，因含有较多的活性元素锆、硼等，用真空冶炼和真空铸造生产。
钴基高温合金中的碳化物颗粒的大小和分布以及晶粒尺寸对铸造工艺很敏感，为使铸造钴基合金部件达到所要求的持久强度和热疲劳性能，必须控制铸造工艺参数。钴基高温合金需进行热处理，主要是控制碳化物的析出。对铸造钴基高温合金而言，首先进行高温固溶处理，温度通常为1150℃左右，使所有的一次碳化物，包括部分MC型碳化物溶入固溶体；然后再在870-980℃进行时效处理，使碳化物(常见的为M23C6)重新析出。
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高温合金管应具有高的蠕变强度和持久强度（见蠕变）、良好的抗热疲劳和机械疲劳性能（见疲劳）、良好的抗氧化和抗燃气腐蚀性能以及组织稳定，其中以蠕变强度和持久强度为重要。提高高温合金强度的途径有：
固溶强化 加入与基体金属原子尺寸不同的元素(铬、钨、钼等)引起基体金属点阵的畸变,加入能降低合金基体堆垛层错能的元素（如钴）和加入能减缓基体元素扩散速率的元素（钨、钼等），以强化基体。
沉淀强化 通过时效处理，从过饱和固溶体中析出第二相（γ┡、γ"、碳化物等），以强化合金（见合金相）。γ┡相与基体相同,均为面心立方结构，点阵常数与基体相近，并与晶体共格,因此γ┡相在基体中能呈细小颗粒状均匀析出,阻碍位错运动,而产生显著的强化作用。
晶界强化 在高温下，合金的晶界是薄弱环节（见界面），加入微量的硼、锆和稀土元素可改善晶界强度。这是因为稀土元素能净化晶界，硼、锆原子能填充晶界空位，降低蠕变过程中晶界扩散速率，抑制晶界碳化物的集聚和促进晶界第二相球化。另外，铸造合金中加适量的铪，也能改善晶界的强度和塑性。还可通过热处理在晶界形成链状分布的碳化物或造成弯曲晶界，提高塑性和强度。
氧化物弥散强化 通过粉末冶金方法，在合金中加入高温下仍保持稳定的细小氧化物,呈弥散分布状态,从而获得显著的强化效应。通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等。这些氧化物是通过阻碍位错运动和稳定位错亚结构等因素而使合金得到强化的。
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