真空炉被热处理工艺广泛采用，其容量和规格范围非常广泛。在过去 30 年时间中，真空工艺设备经过不断改进，现已广泛应用于航空和汽车制造行业。真空可以是低于大气压的任何压力，在工业应用中可用托、微米和毫巴表示。
真空炉的典型参数范围
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真空范围
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mBar
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气压（环境）
粗真空和中度真空
高度真空
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10E+3
10E+3 至 10E-3
10E-3 至 <10E-7
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真空作用
在真空中处理零部件有两方面作用：
1. 在中度真空和高度真空区域，熔炉中残余空气（尤其是O-H O）的局部压力通常会显著降低，为处理构件提供了一个几乎不会发生表面氧化的环境。氮气 (N) 残留的减少对材料有利，否则可能会形成氮化物。
2. 在不同温度和材料情况下，部件表面的氧化物可能发生分解。
机械设备
真空炉有多种机械结构型式，设计包括普通部件，如：
使用多模块布置的蜂窝式真空处理工艺概念目前已被广为接受，这种结构可以将热处理与生产及制造集合为一体。
典型的简易单室炉如图 1 所示。
图 1 典型单室底装料真空炉
控制系统
工艺流程中的每个部分都需要有专门控制。
1. 用真空炉可编程控制器可进行数字动作和全部炉内联锁的定序和监测。
图 2a 泵启动次序示例
2. 真空泵次序系统。
真空泵的工作循环过程需要控制系统具有与各种低度、中度和高度真空计类型的接口。机械泵和高真空泵需要在受控情况下定序，以保证真空炉在不损坏泵或不影响进入工作腔的回流油流的情况下进行排空。定序主要通过对前级真空管路或炉腔压力的实际值和中度/高度真空压力范围的系列压力设定点进行比较后进行工艺设置。定序可能还包括泵速度效率计时器、泄漏率测试、出气算法以及真空炉工艺过程和加热器联锁。
图 2b 炉腔泵下游流程图及次序示例
3. 热处理可编程控制器
真空热处理过程通常都非常复杂，并且需要有多级处理。这些处理模式根据不同的材料和部件规格确定，并通常需要按不同的受控配方予以固定。
温度编程通常都在需要同时保持加热和热辐射区精确控制的各部分进行多段配置。热处理过程大多根据所采用的热处理工艺设定加热速度和保温时间。可自动处理炉中大型装填工件的工艺增益和加热辐射边界变化的专门控制优化程序能够提高时间效率和产品质量。
由于热处理是一个科学的工艺过程，因此必须保证工件符合设定的条件，并且采用专门的机制来避免处理过头，同时应使工件符合热电偶误差要求。
通过向炉腔内添加受控高纯度惰性气体，可以控制局部压力。由于某些物质具有较高的蒸气压，它们在中度至高度真空下会出现表面蒸发的现象。控制局部压力的目的是为了提高工件容腔的压力水平，以防止发生有害影响。
无论采用真空冷却或辅助冷却及气体或风扇淬火，冷却工艺都是基本的要求。
大多数采用现代技术的真空炉都包括高效热交换器和快速冷却风扇，以辅助冷却和淬火过程。炉膛设计可使真空炉在回充压力超过 10Bar 的情况下工作，而工作程序中需对这一过程部分进行控制。
有些真空炉也采用了惰性气体回充方式或在加热过程中使用循环风扇，以辅助温度在辐射热范围以下的热传导。对模块式结构来说，可在设计中选用油淬系统。
图 3 显示的是一种简单的典型结构。
4. 电气控制
真空炉加热器采用石墨或钼制造，有时也采用其他耐高温合金，通常其工作电压低于现有的供电电路，并通过变压器或饱和电抗器与电源连接。
材料不得暴露在有氧化能力的大气环境下，在真空控制器中有专门的温度和压力联锁设置，可防止发生氧化。当加热器通过变压器并联在同一电源上时，可使用闸流管电源控制器以获得最佳供电效果。
5. 真空计接口
控制系统有多种真空计接口，需加以注意。
现在的真空计倾向于采用大量程或主动式，其指示范围与设定的真空对数范围相符合。欧陆公司的控制方案采用标准线性化输入，可适用大量工业用真空计，新的方案中则使用了一种简单的技术，以便在需要的时候重新进行线性化计算。
典型的主动式真空计为：
大气压至中度真空 10E0 至10E-4；Pirani 真空计、热电偶真空计和应变真空计
真空范围在 10E-2 至 10E-9；离子真空计和倒置磁控管真空计。
大量程或全量程真空计采用一种以上的测量技术，但在 10E-2 至 10E-9 的范围内可连续测量。
图 3 典型表现
