鈦合金常用的熱處理方法有退火、固溶和時效處理。退火是去掉內應力，增加塑性和結構穩定性，從而獲得較好的綜合性能。一般情況下，α合金和（α+β）合金的退火溫度在（α+β）－→β相轉變點以下120～200℃；固溶時效處理是在高溫區較快冷卻得到馬氏體α′相和亞穩β相，然后在中溫區分解這些亞穩相，得到細小分散的α相或化合物等第二相粒子，從而強化合金。（α+β）合金的淬火一般在（α+β）-β相變點以下40-100℃進行，亞穩β合金的淬火一般在（α+β）-β相變點以上40-80℃進行。時效處理溫度一般為450-550℃。綜上所述，鈦合金的熱處理工藝可概括如下：（1） 去掉應力退火：目的是去掉或減少加工過程中產生的殘余應力。阻止化學腐蝕，減少腐蝕環境中的變形。（2） 全退火：目的是獲得良好的韌性，增加加工性能，便于再加工，增加尺寸和結構的穩定性。（3） 固溶處理和時效：為了增加個價其強度，α-鈦合金和穩定的β-鈦合金不能通過熱處理強化，只能在生產中進行退火。通過固溶處理和時效處理，可以進一步強化α+β鈦合金和少量α相的亞穩β鈦合金。此外，為了符合工件的要求，工業上還采用了雙退火、等溫退火、β熱處理、變形熱處理等金屬熱處理工藝。