真空熱處理是指將零件置于真空設(shè)備中，進(jìn)行加熱、保溫和冷卻的工藝方法，零件在負(fù)壓下加熱，爐內(nèi)空氣已稀薄到無法對零件進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。它是隨著航天技術(shù)的發(fā)展而迅速開發(fā)出來的新技術(shù)，也是近幾十年來熱處理設(shè)備中具有前途的一種，它可替換鹽浴爐、電阻爐和燃?xì)鉅t。真空爐是依據(jù)電極的輻射作用實(shí)現(xiàn)對工件的加熱的，輻射傳熱量與溫度的四次方成正比，溫度低時則輻射加熱速度比較慢，實(shí)現(xiàn)了緩慢加熱，因此工件的內(nèi)外加熱較為均勻，工件的變形小。由于真空爐內(nèi)氣壓很低，氧氣的含量對工件的鐵元素氧化不起作用，因此避免了工件在真空爐加熱過程中出現(xiàn)氧化和脫碳現(xiàn)象的發(fā)生，確保零件表面的原始狀態(tài)不變，工件表面清潔和光亮。由于金屬氧化物在氧的分解壓低或加熱溫度高時，發(fā)生分解，因此也可將已經(jīng)發(fā)生氧化的表面除掉，恢復(fù)原來的表面狀態(tài)。

自1946年第一臺真空爐在美國問世以來，各國均潛心研制各種類型的真空爐，我國在1975年生產(chǎn)了第一臺油淬真空爐，國外高壓真空氣淬爐（5bar，1bar=105Pa）于1977年在聯(lián)邦德國的IDSEN公司誕生，真空光亮退火爐、真空氣淬爐、油淬爐、水淬爐及多用途爐相繼出現(xiàn)。目前功能齊全、設(shè)備先進(jìn)的全自動化真空爐已經(jīng)供應(yīng)市場，盡管造價高，但由于真空熱處理解決了其他熱處理設(shè)備無法完成的工藝，因此它已經(jīng)從軍用、航空等向民用的方向發(fā)展，并且發(fā)揮了重要的作用。

經(jīng)真空爐熱處理后的零件表面光亮，確保其表面的元素成分和狀態(tài)不變，由于加熱是依靠電極的輻射來完成，因此零件加熱緩慢，故變形量小，尤其對要求變形十分嚴(yán)格的工具、模具、小型零件、薄片狀、無加工等零件的熱處理的首選設(shè)備，高速鋼鉆頭、圓板牙、拉刀、無心磨床支片等經(jīng)過真空氣淬后后，零件的變形量為鹽浴爐的1/4~1/10，甚至可以實(shí)現(xiàn)成品的加工。

真空爐一般是由爐體、真空機(jī)組、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成的，根據(jù)真空爐冷卻時使用的冷卻介質(zhì)分類，真空爐分為水冷真空爐、氣淬-油冷真空爐、油冷真空爐以及氣冷真空爐幾種；按結(jié)構(gòu)形式分為單室、雙室、三室和連續(xù)作業(yè)爐；按加熱方式分為內(nèi)熱和外熱爐等。

零件材質(zhì)不同，故其淬透性大不相同，應(yīng)選用符合要求的淬火介質(zhì)。對高合金鋼、高速鋼、不銹鋼、鐵鎳基合金以及部分尺寸小的低合金鋼而言，其淬透性高，冷速低仍能獲得要求的熱處理技術(shù)要求，故采用氣淬真空爐；對于低合金鋼或工具鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼等熱處理采用油冷或硝鹽真空爐；對于碳鋼、結(jié)構(gòu)鋼等淬透性差以及鈦、鋁合金等零件的淬火，使用水冷真空爐。

目前國內(nèi)雙室油冷真空爐的型號有ZC系列、WZ系列、VCQ系列等；單室氣淬爐有VFC系列、VVFC系列、HPV系列高壓氣淬系列等。它們具有各自的加熱和冷卻特點(diǎn)，其技術(shù)已經(jīng)成熟，得到使用廠家的認(rèn)可和肯定，正發(fā)揮其十分重要的作用。

真空熱處理通常包括真空淬火和回火、真空退火、真空固溶和時效、真空燒結(jié)、真空化學(xué)熱處理以及真空鍍膜等，因此真空爐可實(shí)現(xiàn)別的熱處理設(shè)備無法處理的復(fù)雜工藝，隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，必將發(fā)揮其巨大的作用。美國的海斯公司和德國的德固薩公司已經(jīng)開發(fā)了水淬真空爐和硝鹽淬火真空爐，為淬透性差的碳素鋼等實(shí)現(xiàn)了真空熱處理，因此從某種意義上講，真空爐為幾乎所有的有色金屬和黑色金屬退火、淬火、回火、化學(xué)熱處理等提供了保障。真空熱處理的工藝參數(shù)主要有淬火溫度、真空度、冷卻介質(zhì)、回火溫度以及硬度等，在熱處理過程中應(yīng)根據(jù)材料、熱處理技術(shù)要求、零件的形狀、放置方式等進(jìn)行合理的選擇，尤其要注意升溫速度對零件質(zhì)量的影響。

真空爐與其他類型的熱處理爐相比，具有其他熱處理設(shè)備無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：

①該設(shè)備自動化程度高，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作，本身設(shè)備有自鎖保護(hù)功能，確保真空爐的安全操作和使用；

②爐膛潔凈，工件熱處理變形小，僅為鹽浴變形量的1/4～1/10，明顯減少了零件的磨削加工余量（可將磨削量壓縮2/3）；

③具有除氣和脫脂作用，顯著提高合金鋼的韌性，延長和提高零件的使用壽命；

④節(jié)省電力和能源，蓄熱損失小，污染氣氛低于其他任何的保護(hù)氣氛，無公害，操作安全性可靠，工作環(huán)境好；

⑤真空加熱可避免了零件的氧化和燒損，工件無氧化、脫碳、表面光亮，確保零件表面的化學(xué)成分和表面狀態(tài)保持不變，防止燒損，減少了熱處理表面缺陷，生產(chǎn)成本低；

⑥零件無氫脆的危險。

一般的真空熱處理工藝規(guī)范參如圖：

圖1    真空熱處理工藝曲線