鈦合金在加熱過程中，當溫度高于550~600℃以后，氫、氧、氮、碳等間隙元素極易滲入金屬表層。氧、氮滲入后可形成滲層，提高合金的耐磨性，但使材料的塑性和疲勞強度下降，多用作耐磨零件使用。其他用途的零件，表面滲入氫、氧、氮等元素后形成污染層。氫在鈦中的擴散速度高，即使在室溫也可滲入。氧、氮一般只滲入到表面層的一定厚度，造成表層污染，容易消除，氫則會滲入到金屬內部，只能用真空退火處理消除。生產上為了避免氫的滲入，最好是在真空或干燥的純氬中加熱。在熱處理工藝中的酸洗環節也會造成滲氫。

氧、氮在室溫的擴散速度慢，在高溫時有明顯的擴散發生。氧在α-Ti中的溶解度為14.5%(質量分數)，氮的溶解度為7%(質量分數)。氮、氧在α-Ti中的含量超過溶解度極限時， 才會形成TiO(金黃色) 、T izO； (滲紫色) 、TiO， (白色) 等氧化物或氮化物污染層。在1000℃以下主要是氧滲入，由于氮在鈦中擴散系數小，氮含量基本不增加。污染層由氧化物薄膜及氣體飽和層(氧氮等在α-Ti中的間隙固溶體)組成，飽和層硬度高，塑性低。氧化層容易清除，影響合金性能的主要是富氧的α層。

污染層的深度和硬度決定于加熱溫度、時間、合金成分以及熱處理狀態。

加熱溫度越高，保溫時間越長，污染層越厚，表面硬度也越高。工件截面越小，污染層對性能影響越大，特別是對一些表面大的板、帶、管材等，污染層嚴重降低合金的塑性，難以進行成形加工。

鈦在空氣中加熱，表面氧化膜厚度逐漸增加。在300℃以下，氧化膜很薄，且致密，與基體緊密結合，有很好的抗蝕性及阻止繼續氧化的作用。在400~500℃加熱，金屬表面出現明顯的變色現象。溫度繼續升高，氧化膜發生破裂，加速氧的擴散。800℃以上，氧化速率及氧化膜厚度迅速增加。

含錫、錳的合金，抗氧化性較差，在高溫下錫、錳的氧化物容易造成局部熔化，破壞氧化膜的完整性，加快氧的擴散。

污染層使合金的塑性、韌性及疲勞強度大大下降。

在氧化膜與基體之間的富氧的α層，其厚度比氧化膜的厚度大，并與合金類型有關。通常β型合金的富氧層較厚。

因此，鈦合金加熱最理想的條件是在真空中或干燥純氬氣中加熱，此種熱處理工藝將增加產品的成本。為了降低生產成本，半成品的加熱一般均在空氣爐中進行，再利用機加工或酸洗除去氧化層。為了減輕污染，加熱溫度應盡可能的低一些。采用保護涂料加熱，也可大大減輕熱處理過程中造成的表面污染。

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