本发明公开了一种铁基变形高温合金强韧化的热处理工艺，包括两步固溶与两步时效处理：即在碳化物溶解温度以上50‑150℃保温0.5‑1小时；碳化物析出温度以下50‑100℃保温0.5‑1小时；Ni3Al相析出温度以下150‑200℃保温8‑16小时；Ni3Al相析出温度以下30‑70℃保温3‑8小时；完成后合金中Ni3Al相体积分数高于10％，析出相平均直径达到15±5nm。其中，当合金成分中Ni含量高于32％时，析出相体积分数不低于15％。合金在650℃与700℃屈服强度分别不低于600与650MPa，延伸率分别高于15％与12％。