真空熱處理是將金屬工件在1個大氣壓以下(即負壓下)加熱的金屬熱處理工藝。

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真空熱處理具有以下的優點：
真空熱處理幾乎可實現全部熱處理工藝，如淬火、退火、回火、滲碳、氮化，在淬火工藝中可實現氣淬、油淬、硝鹽淬火、水淬等，還可以進行真空釬焊、燒結、表面處理等。
真空熱處理爐熱效率高，可實現快速升溫和降溫，可實現無氧化、無脫碳、無滲碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脫脂除氣等作用，從而達到表面光亮凈化的效果，使模具變得相對光亮。
一般來說，被處理的工件在爐內加熱緩慢，內熱溫差較小，熱應力小，因而變形小，產品合格率高，并且工件真空熱處理后的硬度是普通熱處理的3-5倍。對于一些價值很高的精密工件，比如大型精密模具特別重要，真空熱處理大大提高了其使用壽命，終結果原本企業一年使用10個精密模具，現在只需要使用2-3個精密模具。企業大大節約了生產成本,提高了經濟效益。
被處理的工件沒有氫脆危險，對鈦材和難熔金屬殼防止表面氫脆，真空熱處理工藝的穩定性和重復性好。
相比普通熱處理的工作環境，真空熱處理的工作環境較好，操作安全，并且真空熱處理技術沒有污染和公害，是上公認的“綠色熱處理”。
真空熱處理技術依靠真空熱處理爐來實現，真空熱處理爐的特點如下：
1、水冷裝置，真空熱處理爐的爐殼、爐蓋、電熱元件導別處置(水冷電極)、中間真空隔熱門等部件，均在真空、受熱狀態下工作。在這種極為不利的條件下工作，必須保證各部件的結構不變形、不損壞，真空密封圈不過熱、不燒毀。因此，各部件應該根據不同的情況設置水冷裝置，以保證真空熱處理爐能夠正常運行并有足夠的使用壽命。
2、采用低電壓大電流：在真空容器內，當真空空度為幾托一lxlo-1托的范圍內時，真空容器內的通電導體在較高的電壓下，會產生輝光放電現象。在真空熱處理爐內，嚴重的會產生弧光放電，燒毀電熱元件、隔熱層等，造成重大事故和損失。因此，真空熱處理爐的電熱元件的工作電壓，一般都不超過80—100伏。同時在電熱元件結構設計時要采取有效措施，如盡量避免有的部件，電極間的間距不能太小窄，以防止輝光放電或者弧光放電的發生。
3、大部分加熱與隔熱材料只能在真空狀態下使用：真空熱處理爐的加熱與隔熱襯料是在真空與高溫下工作的，因而對這些材料提出了耐高溫，蒸汽壓低，輻射效果好，導熱系數小等要求。對抗氧化性能要求不高。所以，真空熱處理爐廣泛采用了鉭、鎢、鉬和石墨等作加熱與隔熱構料。這些材料在大氣狀態下極易氧化，因此，常規熱處理爐不能采用這些加熱與隔熱材料。
4、嚴格的真空密封：金屬零件進行真空熱處理均在密閉的真空爐內進行，因此，獲得和維持爐子原定的漏氣率，保證真空爐的工作真空度，對確保零件真空熱處理的質量有著非常重要的意義。所以真空熱處理爐的一個關鍵問題，就是要有可靠的真空密封結構。為了保證真空爐的真空性能，在真空熱處理爐結構設計中必須道循一個基本原則，就是爐體要采用氣密焊接，同時在爐體上盡量少開或者不開孔，少采用或者避免采用動密封結構，以盡量減少真空泄漏的機會。安裝在真空爐體上的部件、附件等如水冷電極、熱電偶導出裝置也都必須設計密封結構。
5、自動化程度高：真空熱處理爐的自動化程度之所以較高，是因為金屬工件的加熱、冷卻等操作，需要十幾個甚至幾十個動作來完成。這些動作內在真空熱處理爐內進行，操作人員無法接近。同時，有些動作如加熱保溫結束后，金屬工件進行淬火工序須六個動作并且要在15秒鐘以內完成。在這樣迅速的條件來完成許多動作，是很容易造成操作人員的緊張而構成誤操作。因此，只有較高的自動化才能準確、及時按程序協調動。