鈦合金通過調整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織。一般認為細小等軸組織具有較好的塑性、熱穩定性和疲勞強度;針狀組織具有較高的持久強度、蠕變強度和斷裂韌性;等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能。

　　常用的熱處理方法有退火、固溶和時效處理。退火是為了消除內應力、提高塑性和組織穩定性,以獲得較好的綜合性能。

　　通常α合金和(α+β)合金退火溫度選在(α+β)—→β相轉變點以下120~200℃;固溶和時效處理是從高溫區快冷,以得到馬氏體α′相和亞穩定的β相,然后在中溫區保溫使這些亞穩定相分解,得到α相或化合物等細小彌散的第二相質點,達到使合金強化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)—→β相轉變點以下40~100℃進行,亞穩定β合金淬火在(α+β)—→β相轉變點以上40~80℃進行。時效處理溫度一般為450~550℃。

　　此外,為了滿足工件的特殊要求,工業上還采用雙重退火、等溫退火、β熱處理、形變熱處理等金屬熱處理工藝。