鈦及鈦合金在快速冷卻中生成的亞穩(wěn)定相，在時效時均要向平衡的組織轉(zhuǎn)變。相變過程主要有亞穩(wěn)定β相的分解、馬氏體回火、過飽和a相的分解等。這些轉(zhuǎn)變過程以及和變形相結(jié)合的時效是鈦及鈦合金熱處理強化的依據(jù)。
共析轉(zhuǎn)變僅在鈦與快共析β穩(wěn)定元素形成的系統(tǒng)中，在一定條件下才可能發(fā)生。如Ti-Cu二元系亞共析成分的合金，在100℃/秒的冷卻速度下出現(xiàn)了很細小的珠光體型片層狀組織。這種合金在珠光體形成溫度以下進行等溫處理時，也可以出現(xiàn)貝茵體型的非片層組織。一般，這種共析轉(zhuǎn)變后組織使合金塑性降低。
在鈦合金中存在著馬氏體型相變，外加應(yīng)力和應(yīng)變會促進這些相變進程。實驗證明，在具有一定β穩(wěn)定元素含量的亞穩(wěn)定β相中存在著應(yīng)變（或應(yīng)力）引起轉(zhuǎn)變。但是在應(yīng)變轉(zhuǎn)變產(chǎn)物上仍有爭論，有人認為是六方馬氏體a`，有人認為不過是機械孿晶的組合。還有人報道，在Ti-Mo和Ti-V系合金中應(yīng)變產(chǎn)物是斜方馬氏體a"，而且鋁將促進這一過程。無論如何，應(yīng)變轉(zhuǎn)變使材料均勻延伸率提高，增大了抗拉強度和屈服強度之間的比值。
