Legure titana i titana široko se koriste u raznim poljima kao što su zrakoplov, petrohemijski, hrana i medicina zbog svoje netoksičnosti, lagane težine, visoke specifične snage i dobre biokompatibilnosti. Međutim, nedostaci performansi poput male tvrdoće, loša otpornost na habanje i nedovoljna otpornost na visokotemperatue oksidaciju ograničili su daljnji razvoj legura titana. Da bi prevladao ove nedostatke, hemijska toplotna obrada (ili hemijska modifikacija) postala je efikasna sredstva.
Hemijska toplotna obrada je upotreba hemijskih reakcija, a ponekad i fizičke metode, za promjenu hemijskog sastava površinskog sloja metalnih dijelova i organizacijsku strukturu, kako bi se postigli bolji učinak od homogenih materijala. Za legure titana i titanijuma, najčešće korištene metode hemijskog toplinskog obrade uključuju nitrizam, karburizuju, borbu i metaliziranje.
Nitridicom proizvodi visoku tvrdoću nitride (npr. TIN i TI2N) na površini legura titana, koji pružaju odličnu koroziju i otpornost na habanje. Uobičajene tehnike nitridca uključuju solnu kadu, plinsku nitrid, ion implantaciju nitrid, dvoslojni sjajni plazma nitridiraju, površinski laserski nitriding i vakuum.
Carburizirajuće liječenje koristi se za dobivanje karbida na površini legura titana kako bi se poboljšala njihova tvrdoća i otpornost na habanje. Zbog gustih pasivacijskih filmova na površini legura titana i niskog atomskog koeficijenta difuzije, proces karbulizacije je složeniji i zahtijeva veću temperaturu i finu tehničku kontrolu. Titanijum i ugljik mogu formirati TIC ojačanu fazu, tehnologija karburizacije uključuje čvrste karburizaciju, jon karburizujuće, plinsko karburizujuće i lasersko karburizujuće. Među njima je solidna tehnologija karburizacije jednostavna, jednostavna i niska cijena, ali teško je kontrolirati koncentraciju kisika, karburistički sloj nije ujednačen i debljina je mala.
Boroniziranje tretmana može formirati boride na površini legura titana kako bi se dodatno poboljšalo otpornost na tvrdoću i koroziju, pogodne za aplikacije s vrlo visokom tvrdoćom i zahtjevima otpornosti na habanje. Glavni spojevi koji su formirani od titanijuma i borona su Tib i TIB2. Tehnike penetracije bora uključuju i čvrste, tečne i plinske metode, sa širokim rasponom specifičnih tehnika.
Metalurgija se koristi za poboljšanje svojstava legura titanijuma infiltriranjem drugih metalnih elemenata u površinu kako bi se formirali kompozitni materijali. Postoji širok izbor prije infiltriranih metalnih elemenata, ali moraju imati dobru čvrstu rastvorljivost s legurom titana. Čimbenici koji utječu na čvrstu rastvorljivost metala uglavnom uključuju atomsku veličinu, hemijsku afinitetu, kristalnu strukturu i relativnu atomsku valenciju.
Ukratko, hemijska toplotna obrada legura titanijuma ima svoje prednosti, a odgovarajući proces treba odabrati prema različitim potrebama. Trenutno se tehnologije nitrizacije i karburiranja široko koriste. Sa kontinuiranim razvojem tehnologije od legure titana i titana, površinski tretman legura titana će u većem prostoru za razvoj pružiti veće performanse za proizvode od legura titanijuma i titanijuma.
