鈦及鈦合金進行時效處理的目的是促進固溶處理產生的亞穩(wěn)定相按一定方式發(fā)生分解，引起強化。一般，這一過程可以由描述“時間-溫度-轉變”關系的“C”型曲線表示出來。“C”型曲線的形狀依合金成分而改變。一個可熱處理β合金和一個β穩(wěn)定元素含量較多的二元合金的“C”型曲線。
確定一個合金的時效工藝一般是根據時效硬化曲線。它描述了合金在不同時效溫度下，力學性能和時效時間的關系。力學性能可以用室溫抗拉性能，也可以用硬度或其它性能。時效溫度和時間的選擇應以獲得最好的綜合性能為準，一般，a+β合金時效溫度大約是500～600℃，時間為4～12小時；可熱處理β合金的時效溫度較低，時間較長，約為450～500℃，8～24小時。冷卻方式均采用空冷。
為了控制析出相的大小、形態(tài)和數量，某些合金還可采用多級時效處理。如TB1合金，在450℃，時效35小時后再進行一次560℃，15分鐘的時效，使一次時效時產生的細小彌散的a相集聚，改善了時效后的塑性。
為了要求鈦合金在使用溫度下有較好的熱穩(wěn)定性，往往采用在使用溫度以上的時效。有些鈦合金為了獲得較好的韌性和抗剪切性能，也采用較高溫度的時效。這種時效有時也稱為穩(wěn)定化處理。
應該指出，時效前的冷加工和低溫預時效都大大加速了亞穩(wěn)定β相的分解速度，并使a相彌散度增強。在一些特殊使用條件下，可通過冷變形后時效的處理方式提高可熱處理β鈦合金的抗拉強度和彈性模量。
