Перформансе легуре титанијума су нераскидиво повезане са морфологијом микроструктуре. Постоје четири главна типа уобичајених микроструктура, а микроструктура зависи од процеса топлотне обраде.
1) Када се легура титанијума ТЦ4 загреје на 970 степени, фаза се не трансформише у потпуности у фазу. Структура хлађена пећи је равноосна фаза са малом количином фазе на границама зрна; ваздушно хлађена структура је примарна фаза и ацикуларна фаза. Фаза; и уљем и водом хлађене структуре су игласта мартензитна фаза и ламеларна фаза.
2) Након што је легура титанијума ТЦ4 изолована на 1020 степени, структура хлађена пећи је густо распоређена и груба фаза, ваздушно хлађена структура је дебела и кратка фаза, а структура хлађена уљем је фаза и мала количина ацикуларне мартензитне ' фазе. Водом хлађена структура је фина игличаста фаза. Како се температура држања повећава на 1100 степени и 1200 степени, структуре хлађене пећи и ваздушно хлађене имају тенденцију да постану дебље. Структура мартензита се добија током хлађења водом, а на величину мартензитне структуре мање утичу промене температуре држања.
3) Тврдоћа легуре титанијума ТЦ4 се повећава са повећањем брзине хлађења топлотне обраде. Када је температура нижа од температуре фазног прелаза (970 степени), вредност тврдоће након изолације и хлађења је релативно ниска; када је температура изнад 1020 степени, температура нема очигледан утицај на тврдоћу, а разлика није велика.
