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真空炉的核心原理是在低于一个标准大气压的密闭环境中对工件进行加热热处理，利用高真空度创造特殊热处理环境，实现材料性能的精确控制。
通过机械泵粗抽配合罗茨泵和扩散泵高真空机组，将炉膛空气抽出至10⁻¹到10⁻⁵Pa，从根本上消除氧气和水蒸气，防止工件氧化脱碳。真空环境下热量主要通过辐射方式传递给工件，电流通过石墨、钼或钨等发热体产生热量。达到设定温度后保温，使工件内外温度均匀并发生组织变化。
冷却方式分气冷和油冷两类：气冷向炉内充入高纯惰性气体，通过循环风机快速冷却；油冷用于需要极快淬火速度的工艺。处理完成后回充保护气体恢复常压，再开门取料。真空炉的无氧化、无脱碳和表面净化三大优势使其在精密热处理领域不可替代。