根据钛合金热处理的组织，可把钛分为三大类：全部α相、全部β相和α+β相。其符号分别以TA、TB、TC表示。为了进一步提高钛的性能，常常加入合金元素进行强化。主要元素有Al、Sn、V、Cr、Mo、Mn等。

(1)α钛合金TA。α钛合金的主要合金元素是铝。这种合金具有很好的强度和韧性、热稳定性、焊接性和铸造性，抗氧化能力较好，塑性较低、热强性很好，可以在500℃左右长期工作。α钛合金的热处理一般是退火，可用来制造飞机涡轮机壳等。

(2)β钛合金TB。这种合金一般加入Mo、V、Cr、Al等合金元素，强度较高、韧性好，经淬火和时效处理后，析出弥散的α相，强度进一步提高，主要用于制造高强度板材和复杂形状零件。

(3)α+β钛合金TC。主要加入Al，也加入Mn、Cr、V等，兼有上述两类合金的优点，即塑性好、热强性好（可在400℃长期工作）、耐海水腐蚀能力很强，生产工艺简单，可通过淬火和时效处理进行强化，主要应用于飞机压气机盘和叶片、舰艇耐压壳体、大尺寸锻件、模锻件等。

钛合金还具有良好的低温工作性能。例如，TC4（Ti-6A1-4V）在-196℃以下仍然具有良好的韧性，用于制造低温高压容器，如火箭及导弹的液氢燃料箱等。钛合金应用于高、低温工作条件下的结构材料，其发展前景非常广阔。

钛合金的热处理与钢的热处理相似，主要有以下两种方式。

1、退火

退火有去应力退火和高温退火两种。

(1)去应力退火。去应力退火一般在再结晶温度以下进行，以消除机械加工以及焊接所引起的内应力。大多数钛合金的去应力退火温度为450～650℃，保温2～12h后空冷。

(2)高温退火。高温退火在再结晶温度以上进行，以消除加工硬化和稳定组织。钛合金的高温退火温度为650～850℃，冷却速度取决于钛合金的种类。

2、淬火和时效

钛合金在高温β相区淬火，可获得马氏体，经时效处理后可显著提高合金的强度，降低塑性。钛合金的时效温度为450～600℃，主要适用于β钛合金。

钛合金还可以进行氮化、渗碳等处理，以提高合金零件的耐磨性和疲劳强度。