首先观察不同加热温度空冷的情况。1000℃已处于TC4钛合金的β相区，其空冷组织相当于β退火组织。显微组织是在粗大的原始β晶界和β晶粒内部的针状α，此时对应较高的抗拉强度和较低的拉伸塑性。950℃和930℃处于TC4钛合金两相区上部，试样在保温时得到不同比例的初生α相和β相，在随后的空冷中β相发生多塑性转变析出α针，在显微组织上均为等轴的初生α相和β相。显然在930℃保温的试样上初生α相的量多一些，此时抗拉强度与1000℃的试样差不多，但拉伸塑性和冲击韧性几乎是最高的。830℃处于TC4钛合金两相区下部，初生α相数量很大，以至于在显微组织上看不到转变的β相形态，仅看到等轴初生α相之间的晶间β，此时抗拉强度略有下降，但拉伸塑性较高。
此外，TC4钛合金的热处理前加工态原始组织对热处理以后的显微组织和力学性能有着极大的影响。对TC4钛合金，可以粗略的将原始组织分为两大类。一类是类似于上述1000℃炉冷后的组织，即网篮状组织，这是在高于相变点的温度空烧或进行小变形量加工后产生的；另一类是α条及β或等轴α加转变了的β组织，这是在相变点以上进行大变形量加工或在相变点以下进行不同变形量加工产生的。实验证明，前者很难被随后的热处理改变。这种组织，在退火(700-800 ℃,保温1小时空冷)后，通常比等轴（初生α加转变了的β）组织的拉伸塑性、断面收缩率低，但高温蠕变抗力和断裂韧性及热盐应力腐蚀抗力较高。
显然，TC4钛合金的性能是多种多样的，为了保证最终产品得到所需要的稳定性能，应该综合考虑原始组织和热处理工艺。
