真空熱處理即真空技術與熱處理兩個專業相結合的綜合技術，是指熱處理工藝的全部和部分是在真空狀態下進行的。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、滲鉻、氮化，在淬火工藝中可實現氣淬、油淬、硝鹽淬火、水淬等，它與普通熱處理相比較具有以下優點。
1、不氧化、不脫碳、不增碳對工件內部和表面有良好的保護作用
氧化使金屬表面失去金屬光澤，表面粗糙度增加，精度下降，并且鋼表面氧化皮往往是造成淬火軟點和淬火開裂的根源，氧化使鋼件強度降低，其他力學性能下降。而脫碳（見圖1）是指鋼在加熱時表面碳含量降低的現象。
圖1
一般情況下，鋼的氧化脫碳同時進行，脫碳層由于被氧化，碳含量降低會明顯降低鋼的淬火硬度、耐磨性、及疲勞性能，高速鋼脫碳會降低紅硬性（如圖2）。
圖2
而真空熱處理由于金屬是在一定的真空度下加熱，工件避免了與氧氣接觸，工件沒有氧化，無脫碳，可以得到光亮的表面及較好的熱處理質量，同時在真空狀態下，也不會發生還原反應，也就不會發生增碳現象。從下面工件表面添加保護劑后與真空淬火時的金相圖比較，可較明顯看到真空熱處理的優勢所在。如圖3、圖4所示：
圖3
圖3 40Cr滲碳后淬火、回火處理，馬氏體3級，殘余奧氏體2級，少量顆粒狀碳化物1級，表層及次表層馬氏體組織粗細有別。
圖4
圖4 40Cr真空淬火 組織為中碳馬氏體以及少量黑色條狀回火馬氏體。加熱均勻，表面無氧化脫碳。
2、提高整體機械性能、脫氣和促進金屬表面的凈化作用
真空對液態金屬有明顯的除氣效果，對固態金屬中溶解的氣體也有很好的排除作用。金屬中最有害的氣體是氫。采用真空加熱時，可使金屬和合金中的氫迅速降至最低程度，消除氫脆，從而提高材料的塑性、韌性和疲勞強度，提高了工件的整體機械性能。金屬和合金在真空中加熱時，如果真空度低于相應氧化物的分解壓力，這種氧化物就會發生分解，形成的游離氧立即被排出真空室，使金屬表面質量，進一步改善，甚至使表面達到活化狀態，起到凈化作用。
3、工件變形小
一般來說，被處理的工件在爐內靠熱輻射加熱，內外溫差較小，熱應力小，因而決定了真空熱處理工藝處理的零件變形小，同時在真空下加熱和在真空下淬火，自動完成，避免了熱態下工件在空氣中的搬運（鹽浴處理及氣氛保護處理雖在絕氧的環境里加熱，但仍在空氣或含有氧分子的淬火介質中完成淬火），減少了人為加工變形。如Cr12MoV材質的滾絲輪，分別真空熱處理和鹽浴處理，真空熱處理比鹽浴處理變形量小70%，產品合格率高。
4、可減少工件含金元素揮發性
真空熱處理能在可控氣氛下加熱和真空淬火，從而減少了工件含金元素揮發性,保證了工件的熱處理質量。
5、其他
真空熱處理爐熱效率高,可實現快速升溫和降溫；穩定性和重復性好。工作環境好，操作安全，沒有污染和公害。
| |