首先觀察不同加熱溫度空冷的情況。1000℃已處于TC4鈦合金的β相區，其空冷組織相當于β退火組織。顯微組織是在粗大的原始β晶界和β晶粒內部的針狀α，此時對應較高的抗拉強度和較低的拉伸塑性。950℃和930℃處于TC4鈦合金兩相區上部，試樣在保溫時得到不同比例的初生α相和β相，在隨后的空冷中β相發生多塑性轉變析出α針，在顯微組織上均為等軸的初生α相和β相。顯然在930℃保溫的試樣上初生α相的量多一些，此時抗拉強度與1000℃的試樣差不多，但拉伸塑性和沖擊韌性幾乎是最高的。830℃處于TC4鈦合金兩相區下部，初生α相數量很大，以至于在顯微組織上看不到轉變的β相形態，僅看到等軸初生α相之間的晶間β，此時抗拉強度略有下降，但拉伸塑性較高。
此外，TC4鈦合金的熱處理前加工態原始組織對熱處理以后的顯微組織和力學性能有著極大的影響。對TC4鈦合金，可以粗略的將原始組織分為兩大類。一類是類似于上述1000℃爐冷后的組織，即網籃狀組織，這是在高于相變點的溫度空燒或進行小變形量加工后產生的；另一類是α條及β或等軸α加轉變了的β組織，這是在相變點以上進行大變形量加工或在相變點以下進行不同變形量加工產生的。實驗證明，前者很難被隨后的熱處理改變。這種組織，在退火(700-800 ℃,保溫1小時空冷)后，通常比等軸（初生α加轉變了的β）組織的拉伸塑性、斷面收縮率低，但高溫蠕變抗力和斷裂韌性及熱鹽應力腐蝕抗力較高。
顯然，TC4鈦合金的性能是多種多樣的，為了保證最終產品得到所需要的穩定性能，應該綜合考慮原始組織和熱處理工藝。
