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,然後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℃。總結，鈦合金的熱處理工藝可以歸納為：（1）消除應力退火：目的是為消除或減少加工過程中產生的殘餘應力。防止在一些腐蝕環境中的化學侵蝕和減少變形。（2）完全退火：目的是為了獲得好的韌性，改善加工效能，有利於再加工以及提高尺寸和組織的穩定性。（3）固溶處理和時效：目的是為了提高其強度，α鈦合金和穩定的β鈦合金不能進行強化熱處理，在生產中只進行退火。α+β鈦合金和含有少量α相的亞穩β鈦合金可以透過固溶處理和時效使合金進一步強化。此外，為了滿足工件的特殊要求，工業上還採用雙重退火、等溫退火、β熱處理、形變熱處理等金屬熱處理工藝。

　　鈦合金材料需要熱處理，尤其使用在大氣層之外的航天類零部件上，需要將鈦合金硬度提高至1000度以上，滲層最好大於0.2，這樣一般能做到耐磨，抗壓，防腐蝕，防變形。

其中的工藝根據不同的需求，在帶有國際先進輔助熱源的裝置中，採用從720度至950度之間的均勻調溫手段來達到以上技術要求。