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真空热处理是真空技术与热处理相结合的综合技术，是指热处理过程的全部或部分在真空中进行。中国的真空分为低、中、高、超高真空。目前，大多数真空热处理炉的工作真空度为1.33 ~ 1.33× 10 ˉ Pa。
真空热处理可以实现淬火、退火、回火、渗碳、渗氮等几乎所有的热处理过程。淬火工艺可实现气淬、油淬、硝淬、水淬，也可进行真空钎焊、烧结和表面处理。该真空热处理炉热效率高，可实现快速加热和冷却，无氧化、无脱碳、无渗碳，可去除工件表面的磷屑，并具有脱脂脱气功能，从而达到光亮表面净化的效果。
一般来说，被加工工件在炉内加热慢，内部温差小，热应力小，因而变形小。产品合格率高。可以降低成本和脱气，从而提高机械性能和使用寿命。工作环境好，操作安全，无污染，无公害。加工的工件没有氢脆的危险，防止了钛和难熔金属壳体的表面氢脆，真空热处理工艺的稳定性和重复性好。凭借这些优势，真空热处理设备和技术的发展越来越受到重视，应用也越来越广泛。
通常，金属材料在空气炉中加热。由于空气中存在氧气、水蒸气、二氧化碳等氧化性气体，这些气体与金属发生氧化反应，容易在受热的金属表面生成氧化膜或氧化皮，完全失去原有的金属光泽。同时，这些气体会与金属中的碳发生反应，使其表面脱碳。
如果炉内含有一氧化碳或甲烷气体，金属表面就会碳化。对于化学性质非常活泼的Ti、Zr和难溶金属W、Mo、Nb、Ta，在空气炉中加热不仅会生成氧化物、氢化物和氮化物，而且会吸收这些气体并扩散到金属中，严重恶化金属材料的性能。当在受控气氛炉或盐浴炉中加热时，这些缺点，例如氧化、脱碳、渗碳、空气吸收甚至腐蚀，有时是不可避免的。解决这一问题，通常的办法是在热处理前留有加工余量，热处理后去除氧化脱碳层。
