TC4鈦合金加熱到1020度，合金高溫顯微組織為單相β組成，是固溶體。當以不同冷卻速度，如水中淬火、空氣中冷卻和隨爐冷卻時，獲得的顯微組織不同，水中淬火（WQ）組織為馬氏體α’+β相，空氣中冷卻(AC)組織為針狀α+β相和原始β晶界相，隨爐冷卻（FC）組織為條狀α+β相和原始β相晶界。
與上述情況相同，當加熱到950度和850度時，不同冷卻速度冷卻后所獲得的顯微組織也不同。950度時，水中淬火（WQ）的組織為初生的等軸α相和α’+β相，空氣中冷卻（AC）組織為初生的等軸α相和針狀的β相，隨爐冷卻（FC）組織為等軸的α相和晶界有β相。850度時，水中淬火（WQ）的組織為初生的等軸α相和亞穩定的β相，空氣中冷卻（AC）組織為初生的等軸α相和轉變的β相。
