Titanwärmebehandlung ist der industrielle Prozess, bei dem extrem hohe Temperaturen auf Titan angewendet werden, damit das Metall für Herstellungszwecke besser bearbeitbar wird. Die beiden heute am häufigsten verwendeten Arten sind das Glühen und das Spannungsarmglühen. Das Glühen dient hauptsächlich dazu, das Titan bruchfest zu machen, während es seine Duktilität oder seine Fähigkeit, zu dünnen Drähten gedehnt zu werden, erhöht. Andererseits wird das Entspannungsverfahren hauptsächlich verwendet, um die Belastung des Titans beim Schweißen oder Umformen zu reduzieren.
Um Titan brauchbar zu machen, ist typischerweise entweder ein Glühen oder ein Spannungsabbauen erforderlich. Nicht spannungsarm geglühtes Titan kann nach dem Schweißen oder Umformen reißen, während Titan, das für eine umfangreiche maschinelle Bearbeitung bestimmt ist, normalerweise einer so schweren Bearbeitung ohne vorheriges Glühen nicht standhält. Temperaturen von bis zu 1,100 °C (593 °F) zum Spannungsarmglühen und 1,450 °C (788 °F) zum Glühen sind keine Seltenheit
Kontamination ist ein entscheidendes Thema bei der Wärmebehandlung von Titan. Fertigungsbetriebe haben oft separate Bereiche für Titan, da dieses Metall besonders anfällig für Verunreinigungen durch Luft, Feuchtigkeit, Staub und Fett ist. Andere Hochleistungsmetalle wie Edelstahl und Nickelbasislegierungen erfordern keine so strenge Sauberkeit, da sie beim Umformen oder Schweißen nicht so empfindlich gegenüber Verunreinigungen sind wie Titan.
Es ist wichtig zu beachten, dass reines elementares Titan in der modernen Fertigung selten verwendet wird, da es für sich genommen ein eher weiches Metall ist. Titanlegierungen, Mischungen von Titan mit anderen Metallen, ermöglichen maximale Härtungseigenschaften. Jede einzelne Titanlegierung reagiert jedoch anders auf den Wärmebehandlungsprozess.
Das erste Space Shuttle der National Aeronautics and Space Administration (NASA) half der Öffentlichkeit, sich der Verwendung von Titanlegierungen und Titanwärmebehandlungen bewusst zu werden, da das Shuttle Titan-Hitzeschild-Isolierkacheln verwendete, um bei hohen Temperaturen stark zu bleiben. Seit der ersten Raumfähre hat die NASA aufgrund ihrer nicht schmelzenden, starken Eigenschaften weiterhin Titanlegierungen in ihre Designs integriert. Auch Hersteller von Qualitätsschwertern und -messern vertrauen auf die Festigkeit dieser Legierungen. Sie sind für ihr Gewicht noch stärker als Stahl und beständig gegen korrosive Stoffe wie Säuren, Lösungsmittel und Laugen.