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定相按一定方式發生分解，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。
