Titaanilämpökäsittely on teollinen prosessi, jossa titaanille kohdistetaan erittäin korkeita lämpötiloja, jotta metallista tulee työstettävempi valmistustarkoituksiin. Kaksi yleisintä nykyään käytettyä tyyppiä ovat hehkutus ja stressin lievitys. Hehkutus palvelee pääasiassa titaania kestämään murtumia ja lisää samalla sen sitkeyttä tai kykyä venyttää ohuiksi lankoiksi. Jännitystä lievittävää menetelmää sitä vastoin käytetään enimmäkseen titaanin jännityksen vähentämiseen hitsauksen tai muovauksen aikana.
Titaanin käyttökelpoisuus edellyttää tyypillisesti joko hehkutusta tai jännityksenpoistoa. Titaani, jota ei rasiteta, voi halkeilla hitsauksen tai muovauksen jälkeen, kun taas laajamittaiselle koneistukselle tarkoitettu ei yleensä kestä tällaista raskasta käsittelyä ilman, että se on ensin hehkutettu. Jopa 1,100 ° C (593 ° F) lämpötilat jännityksen lievittämiseksi ja 1,450 ° F (hehkutus) eivät ole harvinaisia
Saastuminen on ratkaiseva kysymys titaanin lämpökäsittelyssä. Valmistusliikkeissä on usein erilliset alueet titaanille, koska tämä metalli on erityisen altis ilman, kosteuden, pölyn ja rasvan saastumiselle. Muut korkean suorituskyvyn metallit, kuten ruostumaton teräs ja nikkelipohjaiset seokset, eivät vaadi puhtautta niin tarkasti, koska ne eivät ole niin herkkiä saastumiselle muodostuessaan tai hitsattaessa.
On tärkeää huomata, että puhdasta elementtititaania käytetään harvoin nykyaikaisessa valmistuksessa, koska se on itsessään melko pehmeä metalli. Titaaniseokset, titaaniseokset muiden metallien kanssa, mahdollistavat maksimaaliset kovettumisominaisuudet. Jokainen titaaniseos reagoi kuitenkin eri tavalla lämpökäsittelyprosessiin.
Kansallisen ilmailu- ja avaruushallinnon (NASA) ensimmäinen avaruussukkula auttoi yleisöä tulemaan tietoisemmaksi titaaniseosten ja titaanilämpökäsittelyn käytöstä, sillä sukkula käytti titaanilämpösuojaeristeitä pysyäkseen vahvana korkeissa lämpötiloissa. Ensimmäisen avaruussukkulan jälkeen NASA jatkoi titaaniseosten sisällyttämistä malleihinsa niiden sulavien, vahvojen ominaisuuksien vuoksi. Laadukkaiden miekkojen ja veitsien valmistajat luottavat myös näiden seosten lujuuteen. Ne ovat painoltaan jopa terästä vahvempia ja kestävät myös syövyttäviä aineita, kuten happoja, liuottimia ja emäksiä.