通过加热、保温和冷却的方法，来改变钛材料半成品和零件的内部组织结构，从而达到改善性能的过程。是钛材料制备工艺之一。加热温度、保温时间和冷却速度是影响钛合金热处理过程的主要因素。

制定不同成分钛合金热处理工艺的主要依据，是它们的合金类型、相变过程、时间一温度一转变(T—T—T)曲线和连续冷却转变(C—C—T)曲线。根据目的的不同、加热和冷却方法的不同以及组织和性能变化的不同，钛合金的热处理可以分为普通退火、特种退火和强化热处理。

普通退火

对于α和α+β型钛合金，应用最广泛的热处理方式是普通退火。普通退火的目的是完全消除加工硬化，并使合金的组织和性能均匀化，亦称为工厂退火。α型和近α型钛合金退火时，只发生与再结晶过程有关的组织和性能变化，对退火后的冷却速度不敏感。α+β型钛合金退火时，还可能发生与亚稳定β相分解有关的组织和性能变化，对退火后的冷却速度比较敏感。所有钛合金退火后的强度随退火温度升高而降低，而塑性随退火温度升高而提高。

普通退火温度一般选择接近或在再结晶开始温度以上和B转变温度以下，而消除应力退火温度一般选择在再结晶开始温度以下150～250℃。钛合金普通退火时，一般只发生回复和多边形化过程，不出现晶粒尺寸的长大。为了正确制定普通退火规范，必须掌握各种成分钛合金的再结晶开始、结束温度和B转变温度。板材和板材零件的退火温度比棒材和锻件低。为了调整初生“相的含量，在一些新发布的技术标准中规定，普通退火之前，先在B转变温度以下30～85℃进行固溶处理。

钛合金的退火一般在非真空状态下进行，但有时为了除氢或防止氧、氮等有害气体的污染，需要进行钛合金半成品或零件的真空退火。真空退火温度一般为700～750℃，太高时会使易挥发元素从表面蒸发，形成活性高的表面。

特种退火

钛合金的特种退火包括等温退火、多重退火和β退火3种。

等温退火

在β转变温度以下50～100 ℃加热，随后进行炉冷或转移到温度较低的另一炉中，在给定的温度下保温一段时间后空冷。等温退火与普通退火比较，其主要优点是能够获得最稳定的组织和性能，例如，中国牌号的Tc₆(Ti一5A1—2Mo一2Cr一1Fe)钛合金普通退火后，在空冷过程中亚稳定β相能部分地分解，这种不稳定组织在使用温度下，趋于完全分解并导致合金脆化，故TC。不能采用普通退火。在高温下长时间工作的TC₆钛合金零件必须采用等温退火，其典型规范是：870℃，保温1h，慢冷至650℃(打开炉门冷却或转入另一温度为650℃的炉中)，保温2h，空冷。

多重退火

包括双重退火和三重退火，其中最常用的是双重退火。

双重退火首先应用于α+β型耐热钛合金，例如，中国的Tc₁₁(Ti一6．5Al一3．3Mo一1．5Zr一0．25Si)钛合金。所采用的双重退火规范是：950～980℃，1h，空冷；530℃，6h，空冷。双重退火的特点是，有可能发生由于亚稳定B相的分解而产生的强化过程。当前，双重退火已经用于航空航天工业中最常用的Ti一6Al一4V钛合金，其主要目的是提高合金的拉伸强度和断裂韧性。例如对低间隙元素Ti一6A1—4V钛合金规定的双重退火规范是：β转变温度以下30～60℃，保温不少于1h，空冷；705～7"60℃，保温不少于lh，空冷。

β退火

其特点是进行普通退火之前首先在β相区加热，并以适当的速度冷却。对于近α型耐热钛合金，在采用p相区热变形的同时，经常采用β退火。通过β退火，可以在不降低其他力学性能的条件下，获得最大的抗蠕变能力。采用β退火的Ti一6Al一4V钛合金已经在飞机结构设计中获得广泛应用。满足损伤容限设计要求的Ti一6Al一4V钛合金厚板的典型β退火规范是：β转变温度以上30C，保温不少于30min，空冷；730℃，保温不少于2h，空冷。氧含量小于或等于O．12％的、名义厚度为50～100mm的Ti一6Al一4V钛合金厚板的断裂韧性指标，在美国1988年发布的AMS4905A标准中达到93MPa•m^1/2。

强化热处理

钛合金的固溶时效强化效果，主要取决于合金中β稳定元素的种类和含量。亚稳定β型和近β型钛合金是强化效果最好、淬透截面最大的钛合金。

固溶处理

有两种固溶处理方式，即β固溶处理和α+β固溶处理。β固溶处理是在β转变温度以上30～100℃，保温10～30min，空冷或水淬，主要适用于亚稳β型钛合金，例如Ti一13V—llcr一3Al，Ti一3Al一8V一6c卜4Mo一4zr和Ti一15V一3Cr3Sn一3Al等。α+β固溶处理是在B转变温度以下30～60HC、保温30～120min，水淬，主要适用于近B型钛合金，例如Ti—11．5Mo一4．5Sn一6Zr和Ti一10V一2Fe一3A1等。

单一时效 一般在450～550℃进行，时效时间一般为8h。根据合金性质的不同，时效过程中可能发生以下转变。

对于亚稳定β型钛合金：

β→β+β'→β+β'+α→β+α

对于近β型钛合金：

β→β+ω→β+ω+α→β+α

如果时效温度降低到400℃，完成以上转变过程，需要相当长的时间(大于50h)，最终得到非常均匀细小的a相颗粒。如果时效温度接近600℃，会导致α相直接从β相中析出，α相颗粒的尺寸和数量主要取决于时效温度和时间。

双重时效共分两步进行，第一步为低温时效，第二步为高温时效。双重时效与单一高温时效相比较，可以控制α相析出的颗粒尺寸和分布，与单一低温时效比较，能显著缩短时效时间。这种时效已经成功地应用于Ti一11．5Mo一4．5Sn一6Zr钛合金。在一些新的亚稳定B型钛合金中，还采用了先高温时效后低温时效。

直接时效

对于直接时效，不需要进行预先的固溶处理。直接时效的特点是，在晶体缺陷密度较高的情况下，发生相变过程。直接时效能够获得比常规固溶时效更均匀的α相析出和更大的强化效果。在一些近β型钛合金中，直接时效还能抑制ω相的析出，避免合金脆化。