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鈦棒、鈦管等鈦合金材料在空氣中的反應，通常與非金屬元素如氧、氮、氫等發生反應。其反應過程與溫度密切相關。
鈦在空氣中100度以下與氧氣反應非常緩慢，只有表面在500度時才會氧化。隨著溫度的升高，表面的氧化膜開始溶解，氧開始向金屬內部擴散。但是，在700℃時，氧并不進入金屬的內晶格。在700℃以上時，氧對金屬的擴散加速，高溫下表面氧化膜失去保護作用。
鈦對氧的反應取決于鈦的形狀和溫度。粉狀鈦粉在常溫下，在空氣中的靜電火花、摩擦作用下會劇烈燃燒或爆炸。但是，鈦在室溫下在空氣中是穩定的。在空氣中被加熱后，致密的鈦就開始與氧氣反應。****，氧氣通過晶格進入鈦表面，形成致密的氧化膜層。氧化膜表面能防止氧向內擴散，起到保護作用。結果，鈦在500℃以下的空氣中保持穩定。表層氧化膜顏色與地層溫度有關。
低于200度是銀白色，300度是淺黃色，400度是金黃色，藍色是500度，600度是紫色，700-800度是紅灰色，800-900度是灰色。純氧條件下，鈦與氧的初始溫度比低于空氣中初始溫度比。約500-600℃時鈦處于氧氣中燃燒。鈦室溫下不與氮氣反應，但在高溫下鈦是少數能在氮氣中燃燒的金屬元素之一。鈦在氮中的燃燒溫度超過800℃時，鈦與氮的反應非常強烈。鈦同氮反應不僅能生成鈦(ti3n、TiN)，而且還能形成Ti-N固溶體。在500~550℃下，鈦就開始吸氮，形成間隙固溶體;超過600℃時鈦的吸氮率加大。Ti-N固溶體中氮以氮化鈦的形式進入鈦晶格，鈦的相變溫度提高，氮也是鈦的穩定劑。氮在空氣中的溶解度(質量分數)在1050℃時為7%，在2020℃時為2%。但是，鈦對氮的吸收要比對氧的吸收慢得多。所以鈦主要吸收空氣中的氧，而氮的吸收是次要的。