Titāna termiskā apstrāde ir rūpniecisks process, kurā titānam tiek piemērota ārkārtīgi augsta temperatūra, lai metāls kļūtu izmantojamāks ražošanas vajadzībām. Divi visizplatītākie mūsdienās izmantotie veidi ir atkausēšana un stresa mazināšana. Rūdīšana galvenokārt kalpo, lai padarītu titānu izturīgu pret lūzumu, vienlaikus palielinot tā elastību vai spēju izstiepties plānā stieplē. No otras puses, spriedzes mazināšanas metodi galvenokārt izmanto, lai samazinātu titāna spriedzi metināšanas vai formēšanas laikā.
Lai padarītu titānu izmantojamu, parasti ir nepieciešama atkausēšana vai stresa mazināšana. Titāns, kas nav atbrīvots no spriedzes, var saplaisāt pēc metināšanas vai formēšanas, savukārt titāns, kas paredzēts plašai mašīnu apstrādei, parasti neiztur tik smagu apstrādi, ja to vispirms neatlaidina. Temperatūra pat 1,100 °F (593 °C) spriedzes mazināšanai un 1,450 °F (788 °C) atkausēšanai nav nekas neparasts.
Piesārņojums ir būtisks titāna termiskās apstrādes jautājums. Ražošanas veikalos bieži ir atsevišķas zonas titānam, jo šis metāls ir īpaši pakļauts gaisa, mitruma, putekļu un tauku piesārņojumam. Citiem augstas veiktspējas metāliem, piemēram, nerūsējošajam tēraudam un sakausējumiem uz niķeļa bāzes, tīrībai nav nepieciešama tik liela uzmanība, jo tie nav tik jutīgi kā titāns pret piesārņojumu formēšanas vai metināšanas laikā.
Ir svarīgi atzīmēt, ka tīru elementāru titānu mūsdienu ražošanā izmanto reti, jo tas pats par sevi ir diezgan mīksts metāls. Titāna sakausējumi, titāna maisījumi ar citiem metāliem nodrošina maksimālas cietēšanas īpašības. Tomēr katrs konkrētais titāna sakausējums reaģēs uz termiskās apstrādes procesu atšķirīgi.
Nacionālās aeronautikas un kosmosa administrācijas (NASA) pirmais kosmosa kuģis palīdzēja sabiedrībai labāk apzināties titāna sakausējumu izmantošanu un titāna termisko apstrādi, jo atspole izmantoja titāna siltuma vairoga izolācijas flīzes, lai saglabātu izturību augstā temperatūrā. Kopš pirmā kosmosa kuģa NASA savos dizainos turpināja iekļaut titāna sakausējumus to nekustošo un spēcīgo īpašību dēļ. Kvalitatīvu zobenu un nažu ražotāji paļaujas arī uz šo sakausējumu izturību. Tie ir pat stiprāki par savu svaru nekā tērauds, kā arī izturīgi pret korozīvām vielām, piemēram, skābēm, šķīdinātājiem un bāzēm.