Das Glühen ist eine Wärmebehandlung um entweder eine durch Umformung oder Aushärtung verursachte Verfestigung des Werkstoffes rückgängig zu machen oder einen stabilen Werkstoffzustand einzustellen. Im Regelfall erfolgt das Glühen oberhalb der Rekristallisationstemperatur.

Das Spannungsarmglühen ist eine Wärmebehandlung zum Abbau von Eigenspannungen ohne wesentliche Änderungen des Gefüges. Im Regelfall erfolgt das Spannungsarmglühen unterhalb der Rekristallisationstemperatur. Erforderlich kann das Spannungsarmglühen sein z.B. nach dem Schweißen, dem Umformen bei Temperaturen kleiner 650°C oder bei örtlich begrenzten Umformungen, nach einer spanenden Bearbeitung, insbesondere nach dem Schleifen oder nach einem Richten.

Die Parameter für das Glühen und das Spannungsarmglühen der Reintitanwerkstoffe (3.7025, 3.7035, 3.7055 und 3.7065) und der Titanlegierungen TiAl6V4 (3.7165) und TiAl6V6Sn2 (3.7175) sind in den nachfolgenden Tabellen aufgeführt.

Die angegebenen Haltezeiten für das Spannungsarmglühen gelten für Wanddicken bis 10 mm. Bei größeren Dicken sind die Haltezeiten für je weitere 10 mm um ca. 15 min zu erhöhen.

Bei sämtlichen Wärmebehandlungen von Titanwerkstoffen ist grundsätzlich zu beachten, dass Titan und Titanlegierungen eine hohe Reaktionsfreudigkeit zu Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff aufweisen. Aus diesem Grund müssen die Wärmeübertragungsmittel der zur Verfügung stehenden Wärmebehandlungsanlagen so beschaffen sein, dass keine unzulässigen Reaktionen mit dem Werkstoff stattfinden. Dies gilt insbesondere für eine unzulässige Wasserstoffaufnahme aus der Ofenatmosphäre.

Eine Wasserstoffaufnahme tritt bereits bei Temperaturen ab 500°C auf. Oberhalb 700°C führen Sauerstoff und Stickstoff verstärkt zur Bildung von Zunderschichten, unter gleichzeitiger Diffusion von Sauerstoff in die Werkstückoberfläche (Diffusionszone). Diese chemischen Reaktionen haben eine Verringerung der Zähigkeitseigenschaften und der thermischen Stabilität der Titanwerkstoffe zur Folge.
Im Gegensatz zu Sauerstoff und Stickstoff kann der Wasserstoff durch eine Vakuumglühung unter geeigneten Bedingungen wieder weitgehend entfernt werden.

Zur Wärmebehandlung können neben Schutzgas- (nur Edelgase) und Vakuumöfen auch elektrisch- oder gasbeheizte Luftöfen eingesetzt werden. Bei gasbeheizten Öfen ist ein Luftüberschuß von etwas 10 - 15 % einzustellen sowie aufgrund der Gefahr einer Wasserstoffaufnahme und einer örtlichen Überhitzung des Materials eine unmittelbare Berührung des Wärmebehandlungsgutes mit der Gasflamme zu vermeiden.

Die Wärmebehandlungsanlage sollte je Charge nur mit gleichartigen Werkstücken von etwa gleicher Dicke beschickt werden, da die Haltezeit von der Werkstückdicke abhängt. Darüber hinaus dürfen nur trockene, d.h. von Schmutz und Fett gereinigte Teile eingesetzt werden, um ein Eindiffundieren von Zersetzungsprodukten in den Werkstoff zu vermeiden. Eventuell zu verwendende Stahlvorrichtungen, die mit dem Titan in Berührung kommen, müssen wegen der Gefahr von chemischen Reaktionen zwischen Titan und Eisenoxid bei hohen Wärmebehandlungstemperaturen weitgehend zunderfrei sein.

Darüber hinaus bildet Titan mit bestimmten Metallen, wie z.B. Nickel und Kupfer, niedrigschmelzende Phasen, die bei den Wärmebehandlungen üblichen Temperaturen zu lokalen Aufschmelzungen führen. Der Kontakt mit diesen Metallen (z.B. Chargiergestelle) ist daher zu vermeiden.

Die bei der Wärmebehandlung entstandenen Zunderschichten müssen mittels mechanischer Entzunderungsverfahren, wie Sandstrahlen, Schleifen oder Bürsten und nachfolgendem Beizen entfernt werden. Vorliegende leichte Anlauffarben lassen sich hingegen durch alleiniges Beizen beseitigen.

Bewährt hat sich für die Beizbehandlung eine wässrige Lösung von

• 20 Vol.-% HNO₃ (65 %-ige Salpetersäure) und
• 2 Vol.-% HF (40 %-ige Fluss-Säure)

Wesentlich bei dieser Behandlung ist, dass nicht nur die an der Oberfläche befindliche Oxidschicht, sondern auch die darunterliegende sauerstoffangereicherte Diffusionszone mit abgetragen wird, da diese z. B. die Zerspanbarkeit, d.h. die Standzeiten von Dreh- und Fräswerkzeugen negativ beeinflusst.