鈦具有極高的化學活性，幾乎能與所有元素作用，在高溫下它還能與氣體化合物CO、CO2、水蒸氣、NH4及許多揮發性有機物反應。在加熱過程中，金屬元素與鈦表面反應的結果使表面沾污并化學成分發生變化。一些氣體元素則不但會在鈦表面形成化合物，而且還能進入金屬點陣，形成間隙固溶體。在一個工業大氣壓下純鈦的吸氧、吸氮曲線會隨著各種氣氛環境發生變化。

鈦在加熱中，與氧交互作用的結果，表面生成氧化物膜。在不同的加熱溫度下，氧化物膜的結構和性質是不同的。在538℃以下，鈦的氧化符合拋物線規律。但是在800℃以上時，氧化膜要分解，氧原子會以氧化膜為轉換層間入金屬晶格，使鈦合金氧含量增加。氧化膜也增厚。此時氧化膜沒有保護作用。工業純鈦在空氣中加熱半小時后的氧化膜厚度在逐漸增加。在氧化物膜之下有一氣體元素的污染層。污染層的深度隨加熱溫度的增加而增加，并受到加熱氣氛的影響。鈦合金（以TC4為列）在碳硅棒加熱爐中污染層深度也隨著加熱溫度升高而加深。

此外，工件上的油污、漬痕則是增碳的原因。汗滴在加熱中也易引起氯化物的粘附，因而在隨后的使用中引起熱鹽應力腐蝕。間隙元素含量的增加不但直接影響鈦及鈦合金的力學性能，而且還將影響鈦合金的a+β/β相變點和一些相變過程。因此，防止加熱過程中的污染是鈦及鈦合金的一個十分重要的問題。

因此為了減少氣氛環境下的各類影響，一般都采用真空淬火爐及真空退火爐加熱，真空爐中的惰性氣體可以保護鈦及鈦合金材料在加熱過程中不受污染。