为了模拟Ti75合金焊接接头热影响区的组织，对其进行了β相区淬火处理。淬火后的Ti75合金为片层组织，采用不同工艺对其进行时效处理，研究了时效温度、时效时间对片层组织Ti75合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：β相区淬火后Ti75合金的屈服强度、抗拉强度随时效温度升高而降低，冲击韧性随时效温度升高先降低后升高。时效温度较低时，马氏体α′相分解为稳定的α相和β相，以弥散强化作用为主；随着时效温度的升高以及时效时间的延长，片层组织发生合并长大现象，达到一定程度时，软化作用占据主要地位。断口分析表明，淬火态断口呈现准解理平面特征，随着时效过程中软化作用的增强，解理平面上出现浅韧窝，塑性增加。