高溫彈簧的最終性能在很大程度上取決于熱處理質量。與常溫彈簧相比，高溫彈簧對淬火組織、回火穩定性以及表面脫碳的要求更為嚴格。

淬火加熱溫度根據材料成分確定。對于50CrVA，淬火溫度通常為830至870攝氏度；對于17-4PH，固溶處理溫度為1020至1060攝氏度；對于Inconel X-750，固溶溫度為1150攝氏度左右。加熱時間需保證合金元素充分溶解，但過長會導致晶粒粗大。對于大截面彈簧，可采用分段加熱法：先在預熱爐中加熱至600至650攝氏度，保溫足夠時間使內外溫度均勻，再轉入高溫爐加熱。

保護氣氛是防止高溫彈簧表面脫碳和氧化的關鍵措施。脫碳會顯著降低彈簧的疲勞強度和抗松弛性能。常用的保護氣氛包括氮基氣氛、吸熱式氣氛和真空。真空熱處理可以獲得無氧化、無脫碳的表面，尤其適合不銹鋼和鎳基合金。對于批量生產的碳鋼或低合金鋼彈簧，可采用可控氣氛爐，爐內碳勢與彈簧含碳量相匹配。

回火是決定高溫彈簧抗松弛性能的核心工序。高溫彈簧的回火溫度通常高于普通彈簧，一般在400至600攝氏度之間?；鼗疬^程中，馬氏體分解為回火屈氏體或回火索氏體，內應力消除，韌性提高。對于要求抗松弛性能的彈簧，回火后應緩冷，避免快速冷卻產生新的內應力。對于沉淀硬化不銹鋼，固溶處理后需進行時效處理，時效溫度根據所需硬度確定，一般在450至500攝氏度。

淬火和回火后的硬度檢驗應在彈簧的截面中心部位進行。對于線徑較小的彈簧，可直接測量表面硬度；對于大線徑彈簧，需要破開截面測量芯部硬度。硬度值與抗拉強度有一定的換算關系，可作為判定熱處理質量的參考。若硬度偏低，可能是淬火溫度不足或回火過度；若硬度偏高且脆性大，則可能是回火不足。

表面脫碳層的檢測可采用金相法或顯微硬度法。將彈簧橫截面拋光后，在顯微鏡下觀察從表面到芯部的組織變化。脫碳層深度不應超過彈簧線徑的1%。如果發現脫碳超差，可以通過控制氣氛或增加磨削余量來補救。

對于精密高溫彈簧，可在熱處理后進行穩定化處理。將彈簧壓縮至工作高度，在高于使用溫度50攝氏度的條件下保溫數小時，使應力松弛提前發生，從而減小在使用過程中的彈力衰減。穩定化處理后的彈簧自由高度會略有減小，需要在設計時預留余量。

熱處理后的冷卻方式也需要注意。對于大尺寸高溫彈簧，從回火爐取出后應在空氣中緩慢冷卻，避免因急冷產生熱應力。對于需要矯直的彈簧，應在回火后趁熱進行，矯直后再補充一次去應力退火。