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凈化作用：在真空爐內氧分壓很低的情況下，金屬氧化物可分解為亞氧化物，亞氧化物在真空中加熱容易升華而揮發，由真空泵抽走。另外，附著在工件表面的油污是碳、氫、氧的化合物，蒸氣壓較高，在真空條件下加熱易揮發或分解，被真空泵抽走，起到凈化表面的作用。
氧化作用被抑制：真空爐抑制鐵的氧化是基于以下兩個原因：一方面由于真空度高，氧化介質極稀薄，氣—固界面上的氧化反應速度極其緩慢，不會形成可見的氧化膜。另一方面，在真空條件下加熱，相當于在保護氣氛中加熱，抑制了鐵的氧化。并且由于還原性氣體成分H2、CO的比例上升，即使有微量氧化，形成的氧化膜也會被還原。
脫氣作用：通常，金屬中總會溶解一定量的氣體，如H2、O2、N2等，在真空條件下進行熱處理，真空度越高，氣壓越低，溫度越高，越有利于擴散到金屬表面的氣體逸出。
蒸發現象：常壓下金屬及其合金的蒸發很少，但是在真空條件下進行熱處理，金屬表面合金元素的蒸發有時是很嚴重的，這將會造成表面合金元素的貧乏，從而改變合金組織，使力學性能下降。為了避免這種現象，可以先將爐內氣體抽到較高的真空度，隨即充入高純度氮氣或氬氣，使爐內氣壓維持在26.6~200Pa下進行熱處理。
加熱速度緩慢：在真空中加熱，因氣體稀薄，在傳導、對流、輻射三種傳熱方式中只以輻射為主，而在600℃以下，輻射作用又很微弱，所以真空中加熱速度緩慢。
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