El rendiment de l'aliatge de titani està inextricablement lligat a la seva morfologia de microestructura. Hi ha quatre tipus principals de microestructures comunes, i la microestructura depèn del procés de tractament tèrmic.
1) Quan l'aliatge de titani TC4 s'escalfa a 970 graus, la fase no es transforma completament en fase. L'estructura refrigerada per forn és una fase equiaxial amb una petita quantitat de fase als límits del gra; l'estructura refrigerada per aire és una fase primària i una fase acicular. Fase; tant les estructures refrigerades per oli com per aigua són fase de martensita acicular i fase lamel·lar.
2) Després que l'aliatge de titani TC4 estigui aïllat a 1020 graus, l'estructura refrigerada per forn és una fase densament disposada i gruixuda, l'estructura refrigerada per aire és una fase gruixuda i curta, i l'estructura refrigerada per oli és una fase i una petita quantitat de fase de martensita acicular. L'estructura refrigerada per aigua és una fase fina semblant a una agulla. A mesura que la temperatura de retenció augmenta a 1100 graus i 1200 graus, les estructures refrigerades per forn i per aire tendeixen a fer-se més gruixudes. L'estructura de la martensita s'obté durant el refredament per aigua i la mida de l'estructura de la martensita es veu menys afectada pels canvis en la temperatura de retenció.
3) La duresa de l'aliatge de titani TC4 augmenta amb l'augment de la velocitat de refrigeració del tractament tèrmic. Quan la temperatura és inferior a la temperatura de transició de fase (970 graus), el valor de duresa després de l'aïllament i el refredament és relativament baix; quan la temperatura és superior a 1020 graus, la temperatura no té cap efecte evident sobre la duresa i la diferència no és gran.
