鈦合金的組織中有兩個基本的相組成物，即以α鈦為基的α固溶體和以β鈦為基的β固溶體。 α相和β相本身的效能以及在合金中的形態、大小、分佈和所佔的比例決定著合金的效能。

β相滑移系統較多，更容易承受壓力加工變形。

α相和β相的效能決定於溶入元素的種類和數量。

α相的耐熱性、熱穩定性和抗蠕變效能要好於β相。

鈦合金非淬火組織按其形態可分為魏氏組織、網籃組織、等軸組織和雙態組織。

（1）魏氏組

形成途徑：在β相區進行熱加工或者在β相區退火。

主要特徵：具有粗大等軸的原始β晶粒

組織優點：斷裂韌性高；在較快冷卻狀態下其蠕變抗力和持久強度較高。

組織缺點：塑性低，尤其是斷面收縮率低於其它型別的組織。

（2）網籃組織

鈦合金在（α＋β）/β相變點附近變形，或在β相區開始變形，但在（α＋β）相區終止變形，變形量為50-80％時，使原始β晶粒及晶界α破碎，冷卻後α叢的尺寸減小，α條變短，且各叢交錯排列，猶如編織網籃的形狀，稱為網籃組織。

網籃組織的塑性及疲勞效能高於魏氏組織，但斷裂韌性低於魏氏組織。在實際應用中，對於高溫長期受力部件，往往採用網籃組織代替魏氏組織。

（3）等軸組織

鈦合金在α＋β相區熱加工時，由於溫度較高，在變形過程中， α相和β相繼發生了再結晶，獲得了完全等軸的α＋β。若變形溫度低，再結晶不發生或部分發生，隨後進行再結晶退火，亦可得到等軸組織。

等軸程度的大小與變形程度、加熱溫度和保溫時間有關。總的趨勢是，隨此三者的增加，等軸化程度增加。

（4）雙態組織

雙態組織是指組織中α有兩種形態，即一種是等軸狀的初生α，另一種是β轉變組織中的片狀α。

雙態組織和等軸組織的效能特徵大致相同，僅隨所含初生α數量不同而有一定差異。這兩種組織的效能特點與魏氏組織相反，具有較高的疲勞強度和塑性。