首先，真空热处理可以实现不氧化、不脱碳、不增碳，对工件内部和表面有良好的保护作用。
氧化会使金属表面失去光泽，粗糙度增加，精度下降，钢件的强度以及力学性能也会降低。脱碳也就是钢在加热时表面碳含量降低的现象。一般情况下，钢的氧化伴随着脱碳，碳含量降低会明显降低钢的淬火硬度、耐磨性、及疲劳性能。而真空热处理由于金属是在一定的真空度下加热，工件避免了与氧气接触，工件没有氧化，无脱碳，可以得到光亮的表面及较好的热处理质量，同时在真空状态下，也不会发生还原反应，也就不会发生增碳现象。
其次，真空热处理具有脱气的作用，可以提高金属等材料的机械性能、净化表面。
金属坯料在冶炼时会吸入空气中极少量的氢气、氮气、一氧化碳等气体，从而产生微小气孔，易造成氢脆等缺陷。硬质合金，在压制时也会有空气进入。在真空热处理中，真空状态对液态金属有明显的除气效果，对固态金属中溶解的气体也有很好的排除作用，从而消除氢脆等缺陷，提高材料的塑性、韧性和疲劳强度，提高工件的整体机械性能。同时真空中氧化物会发生分解，形成的游离氧立即排出真空室，可以使金属表面质量进一步改善，起到净化作用。
第三，真空热处理后的工件变形小。一般来说，被处理的工件在炉内靠热辐射加热，内外温差较小，热应力小，因而决定了真空热处理工艺处理的工件变形小。同时在真空下加热和在真空下淬火，自动完成，避免了热态下工件在空气中的搬运，减少了人为加工变形。这样就大大减少了后期的机加工量。
除了以上3个主要优势外，真空热处理在可控环境下加热和真空淬火，还可以可减少工件合金元素的挥发性，保证工件的热处理质量。同时，真空热处理炉热效率高，可实现快速升温和降温，稳定性和重复性好。
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