本发明提供了一种钛板坯的热处理工艺，包括以下步骤：步骤一、预处理，对钛板坯进行表面清洁；步骤二、将钛板坯置于充入惰性气体的退火炉中，常压下以等差数列的形式进行一次加热，使退火炉内的温度升温至450±10℃；通入惰性气体至压力达到100~120mbar，保温；步骤三、以等差数列的形式进行二次加热，使退火炉内的温度升温至690~700℃；步骤四、以690~700℃保温；步骤五、退火炉内的压力降低至常压状态，并降低至室温状态；步骤六、用液氮进行冷处理；步骤七、使步骤六中的钛板坯快速回温至常温。经本发明的钛板坯的热处理的钛板坯具有机械性能好，热应力低、延展性高、不易断裂、不会出现裂纹及鼓皮等情况。