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鈦合金和a+β鈦合金在退火中除發生再結晶外，還有a相和β相在組成、數量及形態上的變化，確定退火工藝時也比較復雜。對于冶金廠的交貨狀態，主要要求有穩定和塑性好的組織。退火溫度一般選擇在a+β/β相變點以下120～200℃，冷卻方式也采用空冷。但是對于產品的最終使用前退火，則一定要依據退火工藝對顯微組織和力學性能的影響通過試驗來確定。
消除應力退火所需要的時間取決于工件厚度、殘余應力小、所用的退火溫度以及希望消除應力的程度。考慮工件厚度時可參考不銹鋼的情況。至于選用的溫度和希望消除應力的程度一般要通過實驗來決定。加熱溫度及保溫時間對TC4鈦管及鈦合金殘余應力的影響。顯然加熱溫度高，所需要的時間短。
消除應力退火的冷卻方式一般采用空冷。對于大尺寸和形狀復雜的零件也可采用爐冷。鈦合金消除應力退火制度。在推薦的溫度和時間范圍內應依據上述原則，通過試驗具體確定。應該指出，鈦焊件的消除應力退火往往與隨后熱處理統一考慮。冷成型件的消除應力退火與熱矯形工藝同時進行，但應該避免夾具對工件的污染。
完全退火工藝，鈦板及鈦合金完全退火的目的是為了獲得穩定的、塑性好的或對應一定綜合性能的顯微組織。在這一過程中主要發生再結晶，因此也稱為再結晶退火。此外，也有a相和β相在組成、形態及數量上的變化。大部分a和a+β鈦合金是在完全退火狀態下使用的。全a型
鈦合金兩相區很小，完全退火過程主要發生再結晶。退火溫度一般選擇在a+β/β相變點以下120～200℃。溫度過高會引起不必要的氧化和晶粒長大，溫度過低再結晶不完全。冷卻速度對這類合金的組織和性能的影響不大，一般采用空冷。
至于亞穩定β型鈦合金，完全退火也就是固溶處理。冶金廠出廠前的退火溫度一般選擇在a+β/β相變點以上80～100℃。在推薦的完全退火工藝范圍內，具體工藝應依據材料的加工歷史、實際化學成分、以及所采用的設備通過試驗來確定。為了避免不必要的氧化，選用工藝時應該在滿足性能要求的前提下采用最低的溫度和最短的時間。
近年來出現了β退火工藝。a鈦合金和a+β鈦合金在β相區加熱后空冷，在粗大的β晶粒上析出針狀（或片狀）a。這種組織對應著較高的斷裂韌性、蠕變抗力和缺口敏感性，但使斷面收縮率等塑性指標下降。在強調這種性能的場合可以酌情采用。此外，對一些合金，當要求提高在使用溫度下長時間工作的性能穩定性時，往往還采用高于使用溫度的第二次退火，或等溫處理，如TC9和tc6
鈦合金。
