室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB表示。

α钛合金：组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行常规热处理强化，室温强度不高。

β钛合金：未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。

α+β钛合金：它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好。

虽然钛合金是具有可贵综合性能的金属材料，但硬度低耐磨性差，极大地限制了其应用范围。离子渗氮可大幅度提高钛合金的表面硬度，耐磨性（提高耐磨性三十多倍）、抗擦伤性能，还保持着钛良好的韧性和塑性。

钛合金经离子渗氮后还克服了钛在还原性介质中（如盐酸、稀硫酸等）不耐腐蚀的缺点，在33%盐酸中，腐蚀性能提髙数十倍；在20%盐酸和20%硫酸中，耐蚀性能提高几百倍。

钛合金离子渗氮工艺对离子渗氮设备要求高，除需具备常规离子渗氮设备的特性外，还需具备配置多路气氛和稳定的大功率脉冲电源，炉体需具备优良的冷却性能及耐高温性能。

工艺上通常采用不含氢的渗氮气氛，如纯氮或氮氩混合气，因为对钛合金来说，氢脆是一个重要问题。