钛的密度小，比强度高。钛合金具有良好的塑性和耐热性，在海水和大多数酸、碱、盐水中都有好的耐蚀性，因而在航空、航天、化工和造船业获得日益广泛应用。但由于钛合金的屈强比高，冷变形易裂，且钛的化学活性大，在高温易和许多元素反应，给冶炼和热加工带来一些难题。
钛合金的热处理加热需在真空和惰性气氛（Ar、He）中加热，如热处理后的工件表面允许加工，亦可在盐浴中加热。钛在含氢气氛中加热会导致氢脆，在氮气中加热表面会形成氮化物。
钛和钛合金热处理的目的在于消除和减少残留应力（去应力退火），提高韧度，改善可加工性，提高组织和尺寸稳定性（退火），提高强度（固溶处理和时效）。
按退火组织，钛合金可分为三种类型：α型、β型和α+β型。α钛合金的主要成分是Ti+Al+Sn。由于是单相合金，不能通过热处理实现强化。β钛合金可施行热处理强化，焊接和压力加工性好，但性能不稳定，冶炼过程复杂，应用较少。α+β钛合金应用最广，可施行热处理强化，室温强度高，在350℃下耐热，但组织不稳定，焊接性较差。
表16-49所列为α钛合金的化学成分。表16-50所列为α+β钛合金的牌号和主要化学成分。表16-51所列为β钛合金化学成分。钛和钛合金去应力退火规范列于表16-52。图16-16所示为加热温度和时间对消除Ti-6Al-4V合金残留应力的影响。去应力退火的保持时间列于表16-53。表16-54所列为钛和钛合金退火工艺。常用钛合金的α+β
β相变温度列于表16-55。图16-17所示为固溶处理温度对Ti-6Al-4V合金性能的影响。表16-56所列为钛合金固溶处理和时效工艺。钛合金热处理后的力学性能列于表16-57。几种钛合金最佳形变热处理工艺与性能列于表16-58。表16-59所列为各国钛合金牌号对照表。
表16-49 α钛合金的化学成分
表16-50 α+β钛合金的牌号和主要化学成分
表16-51 β钛合金的化学成分
表16-52 钛及钛合金的去应力退火规范
①可采用的规范：540℃，0.5～1h；480℃，2～4h；427℃，8h。
②可采用的规范：540～650℃，0.25～4h。
③可采用的规范：480～650℃，1～50h，或用590℃，1h。
④可采用的规范：590℃，2h。
图16-16 加热温度和时间对消除Ti-6Al-4V合金中残留应力的影响
表16-53 去应力退火保温时间
表16-54 钛及钛合金退火工艺
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①退火保温时间除注明者外，均按本表或经验公式计算。
②TC4的完全退火也可采用下述规范：690～760℃保温0.5～2h，空冷或炉冷。等温退火可采用下述规范：对于板材，700～730℃保温后以不大于30℃/h速度炉冷至430℃后空冷；对于棒材和锻件，690～720℃保温2h空冷；对于挤压件，690～720℃保温2h，以不大于165℃/h速度冷到525～550℃后空冷。
③可采用双重退火规范：930℃，0.5h空冷；530℃，6h空冷。
表16-55 常用钛合金的α+β→β相变温度
图16-17 固溶处理温度对Ti-6Al-4V合金性能的影响
表16-56 钛合金固溶处理和时效工艺
①除注明者外，可按经验公式计算。
②可采用下述规范：对于薄板，900～940℃加热5～10min，水淬；对于大于6.4mm的厚板，925～955℃加热0.5h，水淬；对于棒材锻件和挤压件，（955±15）℃加热2h水淬。时效均为540℃保温4h后空冷。
③固溶处理可采用下述规范：工件厚度<25mm时，845℃加热1h水淬；工件厚度在25～50mm时，870℃加热1h，水淬；工件厚度>50mm时，900℃加热1h，水淬。
表16-57 钛合金的力学性能
（续）
表16-58 几种钛合金最佳形变热处理工艺与性能
（续）
表16-59 各国钛合金牌号对照表
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