固溶和時效處理是對鈦及鈦合金熱處理強化的一種主要手段。它實際上是分為固溶處理和時效處理兩個步驟進行的。固溶處理是把鈦及鈦合金加熱、保溫并快速冷卻到室溫的操作。時效處理則是在固溶處理后，將工件在中等溫度范圍（450-550℃）保溫一定時間后再空冷的操作。這種熱處理方法可以應用于近α合金，α+化合物合金、α+β合金和可熱處理β合金。
固溶處理工藝選擇
鈦及鈦合金進行固溶處理的目的是保留可以產生實效強化的亞穩定相。對于近α和α+β型合金，固溶處理的目的是為了保留馬氏體α’、 α”或少量的亞穩定β相。固溶處理溫度通常選擇在低于相變點40-100℃。此時可得到一定比例的初生α相β相。β相在隨后的快速冷卻中產生亞穩定相。冷卻方式一般需要水淬，也可采用油淬。應該強調指出，這兩類合金在淬火時一定要迅速進行。延時淬火時間，產品溫度迅速降低，α相將首先在原始β相晶界上生核并長大，影響淬火狀態的力學性能。給出了淬火延誤操作對TC4合金組織及性能的影響。通常要求淬火延誤時間不能超過10秒，對薄板則要求更高。此外，對形狀復雜的工件或薄板還要注意防止淬火變形。
亞穩定型合金固溶處理的目的是為了保留亞穩定β相。固溶處理溫度通常選擇在α+β/β相變點以上40-80℃。冷卻方式可采用空冷和水冷。為了防止淬火變形和提高經濟效果一般采用空冷。
對一些α+化合物合金，固溶處理的目的是為了保留過飽和β固溶體。固溶處理溫度一般選擇在剛剛低于共析溫度。如Ti-2Cu合金，共析溫度為798℃，固溶處理溫度選擇在790.℃冷卻方式可選擇空冷。
順便指出，由于鈦及鈦合金在固溶處理中產生的馬氏體對置換元素是過飽和的，并不像鋼中馬氏體那樣造成較大的晶格畸變，鈦中馬氏體并不那么硬。此外，亞穩定β相強度也比較低。因此，鈦及鈦合金的淬透性并不是指淬火后的硬化深度，而是指那些保留在隨后時效中能夠引起硬化的亞穩定相的深度。由于鈦合金中馬氏體對冷卻速度要敏感的多，它在回火時的硬化能力也有限，因此鈦及鈦合金的淬透性主要是指保留亞穩定β相的深度。
