钛合金材料在空气中的反应，如钛棒、钛管等，通常与氧、氮、氢三种非金属元素有关。它们的反应过程与温度密切相关。

钛在空气中与氧在100度以下非常缓慢地反应，只有表面在500度下被氧化。随着温度的升高，表面氧化膜开始溶解在钛中，氧开始扩散到金属内部。然而，在700℃时，氧没有进入金属的内晶格。当温度超过700℃时，氧对金属的扩散加速，表面氧化膜在高温下失去保护作用。

钛与氧的反应取决于钛的形状和温度。粉末钛在常温下，在空气中的静电、火花和摩擦作用下会剧烈燃烧或爆炸。然而，致密的钛在室温下在空气中是稳定的。当致密的钛在空气中加热时，它开始与氧气发生反应。首先，氧进入钛表面的晶格中，形成致密氧化膜层。表面上的氧化膜可以防止氧气扩散到内部，具有保护作用。因此，钛在500℃以下的空气中是稳定的。表面氧化膜的颜色与地层温度有关。200度以下为银白色，300度为浅黄色，400度为金黄色，500度为蓝色，600度为紫色，700-800度为红灰色，800-900度为灰色。在纯氧中，钛与氧的初始温度比低于空气中的初始温度比。在500-600℃左右，钛在氧气中燃烧。

钛在室温下不与氮发生反应，但在高温下，钛是少数能在氮中燃烧的金属元素之一。当钛在氮气中的燃烧温度高于800℃时，钛与氮气的反应非常剧烈。钛与氮的反应不仅可以生成氮化钛（ti3n、Ti N等），而且可以形成Ti-N固溶体。当温度为500-550℃时，钛开始吸氮并形成间隙固溶体；当温度超过600℃时，钛的吸氮速率增加。在Ti-N固溶体中，氮以氮化钛的形式进入钛晶格，钛的相变温度升高，氮也是钛的稳定剂。氮气在空气中的***溶解度（质量分数）在1050℃时为7%，在2020℃时为2%。然而，钛对氮的吸收速度远慢于对氧的吸收速度。因此，钛主要吸收空气中的氧，而氮的吸收是次要的。