1.4　鋼件在真空中的加熱

真正的真空是不存在的。可以說，真空也是一種氣氛，事實上，比大氣壓小的空間習慣上統稱為真空。將工件置于正常大氣壓以下的負壓空間加熱和保溫，稱為真空加熱。負壓的程度用真空度Torr（1Torr≈1mmHg=1.33322×102Pa）或Pa來表示，根據真空度的高低，將其劃分為4個等級：

低真空——105～102Pa；

中真空——102～10-1Pa；

高真空——10-1～10-5Pa；

超高真空——小于10-5Pa。

目前真空爐的真空度大多為103～10-4Pa。工件在真空爐中加熱時，在真空裝置中除殘存的空氣外，還有很多氣體來源，如工件內放出的氣體、裝置內壁吸附的氣體、爐襯材料內放出的氣體以及向裝置內滲漏的氣體，所以必須用真空泵進行排氣，以保證所要求的真空度。

真空度越高，氣體的壓力越低，爐內氣體分子數量越少，雜質量也就越少。如果把相對雜質量全部看成是水蒸氣，則真空度與相對露點的關系如表1-17所示。

從表中數據可知，1Pa真空氣氛下的相對露點低于-60℃，即相當于99.999％的高純氮氣或氬氣。若使用惰性氣體作金屬保護加熱氣體，則將雜質含量降低到這一純度時，必須經過昂貴而又復雜的精制過程，而1Pa的真空度是很容易實現的。另外，在采用普通保護的無氧化加熱中，所控制的露點一般在-30～-60℃范圍內，與其相對應的真空度為13～1Pa。這一真空度是極易達到的，通過對比可以看出，真空加熱比可控氣氛加熱具有明顯的優越性。

1.4.1　真空熱處理技術特點

鋼鐵制品在真空爐中加熱時，除可避免氧化燒損，得到光亮的表面質量外，還有脫脂、除氣、表面氧化物分解以及合金元素蒸發等效應。

（1）加熱速度緩慢　在真空中氣體分子稀薄，氣體分子的平均自由能隨著壓力的下降顯著增加，工件的加熱將主要依靠輻射傳熱的方式進行。由于對流傳熱作用很小，靠近發熱體一側的工件升溫速度比較快，因此，在工件的裝爐方式與爐型結構配制上應盡量避免“背影”部分，或適當延長加熱保溫時間，以保證加熱均勻些。

在真空中的加熱速度比在鹽浴爐中加熱慢得多，初步估算約6:1。特別是在爐溫600℃以下加熱，輻射傳熱作用很弱，在極稀薄的氣氛中加熱，依靠對流傳熱需要很長時間，而且不易均勻。因此，在真空爐中回火往往需要充入惰性氣體，并進行強制循環，鑒于此，有些單位用真空淬火，硝鹽回火或空氣爐回火。

有人曾對GCr15鋼試樣在不同介質中的加熱速度進行測定，試樣心部加熱到850℃所需要的時間分別是：鹽浴爐8min，空氣爐35min，真空爐50min，亦即工件在真空爐中的透熱時間為鹽浴爐的6倍，空氣爐的1.5倍。

（2）氧化作用被抑制　為了實現無氧化加熱的光亮淬火，可以選擇可控氣氛，但對于工模鋼來說，在高溫加熱的情況下，在一般的可控氣氛中完全保持中性狀態是很困難的。盡管采用高純度的惰性氣體和低露點的可控氣氛可以達到上述要求，但成本昂貴，不宜采用。而采用真空加熱，因氧化氣氛的含量極低，可使鋼避免氧化和脫碳。在一定的溫度下，金屬（M）與其氧化物（MxO）間存在下列反應：

若爐內氧的分解壓力低于氧化物的分解壓力，則反應向左進行，也就意味著不發生氧化作用。實踐證明，只要爐內氧的分解壓達到10-1～10-3Pa，工具鋼可以免遭氧化之災，實現光亮淬火。

（3）表面凈化　金屬的氧化物在普通加熱時發生氧化，即（M代表金屬）。普通加熱時氧的分壓（pO2）總是大于氧化物的平衡分解壓，而在真空狀態下，pO2可以小于氧化物的平衡分解壓，使氧化物發生分解，即。生成的氧氣由真空泵抽出，氧化物（氧化皮）中的氧不斷被排除，即得到光亮的表面。各種氧化物的平衡分解壓如圖1-32所示。

在實際生產中，盡管爐內氧的分解壓比金屬氧化物的分解壓要高得多，卻仍然能很好地去除氧化物而得到光凈的表面，所以有人認為，這種現象可能是由于在高溫和真空下，金屬氧化物轉變為蒸發壓高的不穩定的氧化物而升華，從而使表面凈化。也有人認為，由于真空爐內石墨纖維加熱元件的蒸發和一些油蒸氣的混入，使真空室內存在著一定數量的碳原子，它們將與殘存氣體中的氧作用，使實際的氧分壓大大降低，以致爐內氣體變成還原性而使表面凈化。

工件表面的油脂在真空下加熱可以分解成氫、二氧化碳和水蒸氣，并在抽氣過程中排出，這種現象稱為脫脂。無論是脫去氧化皮還是脫脂，都使得工件表面得以凈化。潔凈的工件表面不僅美觀，而且對提高耐磨性和疲勞強度都有益處。

（4）脫氣作用　在常壓下溶入金屬的氣體，如氫、氧、氮等，在負壓時從金屬內部向表面擴散而逸出，這種現象稱為脫氣。根據熱力學原理，H2、O2和N2等雙原子氣體在金屬中的溶解度S與其分壓p的平方根成正比，即：（K為常數）。

由此可見，在真空下隨氣體分壓的降低，氣體在金屬中的溶解度將減少，也就是說，真空度越高，脫氣效果越好。脫氣過程是：

①金屬中的氣體向表面擴散；

②氣體從金屬表面逸出；

③氣體不斷被抽出排除。

表面氣體向外逸出時在工件表面形成的濃度梯度是氣體不斷由內向外排出的主要原因。根據擴散系數與溫度間所呈的指數關系，升溫溫度擴散系數（D）顯著增加，從而使脫氣速度大為加速。擴散系數受溫度的影響極大，在相同的真空度下，提高溫度就能提高脫氣效果。

真空加熱時，氫氣的脫氣效果最為明顯，因為氫在鋼中易擴散。而氧、氮與氫相比，在鋼中的擴散比較困難，一般在900℃以上才能進行。

（5）合金元素的蒸發　在真空中加熱時，當爐內的壓力比鋼中的某些合金元素的蒸發壓低時，這些合金元素會從金屬的表面逸出，稱為脫元現象。在鋼中的各種合金元素中，以Mn、Cr的蒸氣壓最高，真空中加熱時，它們最容易揮發。鉻在真空中不同溫度下的蒸發見圖1-33，各種金屬在不同溫度下的蒸氣壓見圖1-34。從圖1-34可以看出，溫度越高，合金元素的蒸發壓越高，因此，在一定的真空度下就越容易蒸發。合金元素在鋼表面蒸發的結果，使鋼件表面的物理化學性質發生了變化，以致影響工件的質量，嚴重時還使工件之間或工件與料筐之間互相黏結。金屬蒸發物附著或沉積在爐內結構上，會影響爐子的電氣絕緣性能，甚至會引起短路。

為了避免這類現象的發生，必須根據具體情況適當控制爐內的真空度，或先抽成高真空度，隨后通入高純度的惰性氣體（或氮），將真空度降低，從而防止鋼中元素的蒸發。

在確定真空度時要兼顧兩方面的因素：要防止氧化脫碳所需的最小真空度和為避免合金元素蒸發所允許的最大真空度。

真空加熱時的注意事項有以下幾個方面。

①為達到工具的無氧化加熱，加熱溫度越高，所需的真空度越低。真空回火時的真空度要比淬火時的真空度高，才能得到光亮的金屬表面。

②對高鉻、高錳合金鋼，在850℃以上加熱，工作真空度在13.3Pa即可實現無氧化加熱，真空度無需太高，以減少合金元素的蒸發。

③在高溫高真空條件下加熱，加熱溫度高于1250℃、真空度在1.3×10-2Pa以上時，某些絕緣材料的還原作用（如SiO2還原成Si）有破壞絕緣性能的危險，應當予以注意。

真空爐加熱有兩個最顯著的特征：一是空載時升溫速度快，二是工件的加熱速度慢。由于真空爐加熱室的保溫層采用重量輕、隔熱性能好、熱容量小的隔熱材料，如石墨氈或經拋光的多層鉬片、不銹鋼鋼板材料，通常，真空爐功率損耗僅為1/4～1/3。真空爐空載時升溫的速度相當快，從室溫全功率升溫到1320℃，一般約需30min。

工件在真空爐中加熱時，加熱速率低，升溫時間長，尤其是在低溫預熱階段（<700℃），工件表面與爐膛溫差大。工件尺寸越大，溫度滯后就越顯著。

1.4.2　真空熱處理加熱工藝參數的設定

真空熱處理比鹽浴加熱工藝系數要復雜些，制訂熱處理工藝時應考慮全面，幾個主要的工藝參數應確定好。

1.4.2.1　真空度

真空熱處理時，工作真空度要根據所處理的工件材料和加熱溫度來選擇，首先要滿足無氧化加熱所需的工作真空度，再綜合考慮表面光亮度、除氣和合金元素蒸發等因素，常用工具鋼推薦的真空度見表1-18。

在選擇真空度時應注意以下幾點。

①加熱溫度≥1000℃的高合金工模鋼工件，在加熱到900℃以前，應先抽高真空，以達到脫氣的效果，隨后充入高純氮氣，在一定的分壓下繼續升溫至奧氏體化溫度。

②凡加熱溫度在900℃以下的低合金工具鋼，真空度越高，脫氣效果越好，最好低于0.1Pa。

③真空度高低對鋼的表面光亮度有直接的影響。在不影響合金元素揮發的前提下，真空度越高，則爐氣中殘存的氧和水蒸氣的含量越少，工件不易產生氧化，表面的光亮度也越好。

④一般黑色金屬在10-1Pa進行淬火加熱，相當于在1×10-6以上純度的惰性氣氛中加熱的保護氣氛效果，工件表面不會氧化。

⑤工件在充入氮氣和氫氣的混合氣氛中進行加熱時，如充至133Pa［φ（N2）50％+φ（H2）50％，此時的氫氣分壓為66.5Pa，是安全的］，其保護效果比10-2～10-3Pa的真空還好。這種方法對高鉻鋼、高速鋼等材料的高溫退火尤為適用。

⑥一般在10-3～133Pa的真空范圍內，真空爐的溫度均勻性可維持在±5℃，隨著分壓的上升，溫度的均勻性會下降。因此，應合理選擇回充分壓，既保證金屬元素不蒸發，又能保持爐溫均勻。

1.4.2.2　預熱和加熱溫度

真空加熱是以輻射傳熱為主，在700℃以下的輻射效率很低，工件的溫度滯后于爐膛的溫度。所以真空加熱需通過多段預熱來減少工件溫度的滯后，特別是對形狀復雜的大尺寸工件，進行多段預熱尤為重要。預熱工藝見表1-19。淬火加熱溫度一般取鹽浴處理溫度的中下限。

1.4.2.3　真空加熱時間的確定

真空加熱時的升溫特性曲線見圖1-35。在周期作業的真空爐中，影響加熱時間的因素比較多，如爐膛結構尺寸、裝爐量、工件形狀和尺寸、加熱溫度、加熱速度以及預熱工藝等。一般都通過試驗方法得出一個經驗公式。

根據爐溫和被加熱工件表面與心部的溫度曲線（見圖1-36）可知，在周期作業真空爐中，總的加熱時間

t總=t升+t均+t保

式中　t升——工件加熱時，爐膛到達工藝溫度指示所需的時間；

t均——透燒工件的均熱時間，可按經驗公式t保=α'D估算（α'為系數，見表1-20，D為有效厚度）；

注：如沒有預熱直接加熱時，透熱系數α'應增大15％～20％。

t保——合金元素在奧氏體中充分溶解的時間。

t保取決于鋼的成分、原始組織及特殊工藝的要求等。碳鋼到溫并均勻化后，就基本上完成了奧氏體的轉變，在該溫度下僅需停留幾分鐘甚至零保溫也可淬火（加熱溫度需取中上限）。合金鋼，特別是高合金鋼則需一定的保溫時間（30min左右）。真空回火加熱需要充分的保溫，一般需1h即可使碳化物充分析出。

為了提高真空熱處理的生產效率，克服真空爐在低溫預熱階段升溫速度慢的缺點，目前，國內外真空爐多數帶有對流的加熱裝置，使生產周期縮短1/3～1/2。

1.4.2.4　真空淬火冷卻介質

按照淬火工件的形狀、尺寸、技術要求和材質確定冷卻工藝時，首先應了解該鋼在連續冷卻條件下的過冷奧氏體分解曲線，根據所要求的淬火冷速，選擇合適的冷卻方式。常用的有油冷和氣冷。

（1）真空油淬　真空淬火油應具有如下特性：飽和蒸氣低，即低壓下揮發少，要求蒸氣壓低于10-2～10-4Pa，以確保真空度在10～10-1Pa的條件下，真空淬火油不會發生明顯的揮發；不污染真空系統，不影響真空效果；臨界壓強（即得到與大氣壓下有相當淬火冷卻能力的最低氣壓）低，隨著氣壓的降低，冷卻能力變化不大，而在真空下仍有一定的冷卻速度；化學穩定性好，使用壽命長；雜質與殘炭少，酸值低；淬火后表面美觀光潔；淬火后工件的硬度和鹽浴淬火相當。

目前，世界上已研制和生產了多種精制的適用于真空淬火的油品，如美國海斯公司的H1油、H2油，日本初光工具公司的HV1油、HV2油，前蘇聯的BM1-4油等。1979年，我國研制成功并投入生產的ZZ-1型、ZZ-2型真空油具有冷卻能力高、飽和氣壓低、熱穩定好、對工件無腐蝕的特性，適用于工具鋼真空淬火。ZZ-1、ZZ-2和H1、H2真空淬火油的特性指標見表1-21、表1-22。

普通淬火油的特性指標隨液面壓強的下降有明顯的變化：如特性溫度降低，特性時間延長；沸騰階段出現在更低的溫度區間；在800～400℃范圍的冷卻時間比大氣壓下顯著延長等。因而鋼在低氣壓下油的冷卻能力下降了，而在低溫區卻具有較高的冷卻速度。真空淬火油的冷卻強度隨液面上氣體壓強的下降而降低的強度就小得多，這是由于在大氣壓以下一個較為寬廣的壓強區間內，蒸汽膜階段能迅速結束，因而蒸汽膜對冷卻過程的影響減弱。

由于真空加熱的工件具有良好的表面狀態，因而鋼在真空淬火油中冷卻可以獲得與常規工藝相同的硬度。從原理上講，真空淬火時維持液面壓力為臨界壓強即可獲得接近于大氣壓下的冷速。除此之外，提高氣壓還可以提高油的蒸發和凝結溫度，因而可以避免因油本身的瞬時升溫造成的揮發損失和對設備的污染。工藝上常采用向冷卻室充填純氮氣至40～73kPa的操作，實踐證明，對于某些低淬透性鋼，若將氣壓增至大氣壓以上，將可能獲得更高的冷速。這是由于蒸汽膜進一步變薄了，縮短了傳熱慢的蒸汽膜階段。增壓油淬進一步發展為油淬氣冷淬火，這就為提高大型及精密工模具的淬火效果、減少變形提供了多種選擇的可能性。

為了滿足冷卻能力的需要，真空淬火需要有足夠的油量，一般按工件總重:油重為（1:10）～（1:15）計。

真空淬火油的品質，如酸值、殘炭、水分、離子量都可能使工件嚴重著色，有時它們對工件光亮度的影響遠大于對真空度的影響，使用過程中需定期分析黏度、閃點、冷卻性能和水分。視檢測結果適時更換或補充新油，并在使用中嚴格防止混入其他品牌的油品和水分。當真空油中水的質量分數達到0.03％時，就足以使工件表面變暗。當油中水的質量分數達到0.3％時，油的冷卻特性將發生變化：低溫區的冷卻速度變大，因而易使形狀復雜的工件淬裂。在液壓壓力降低時，含水的油面將發生沸騰，從而嚴重地破壞了真空。為此，新油在第一次使用前需進行調制，每次停爐后還應保持爐子的真空度，以防止空氣和水分再次溶入。

為能迅速地調節油溫趨于均勻，淬油池中應設攪拌裝置以加強油的循環和對流。靜止的油冷卻速度為0.25～0.30℃/s，激烈攪拌的油為0.8～1.10℃/s。這是由于攪拌可加速破壞蒸汽膜和對流傳熱效果。若油的攪拌不夠強烈，則易使尺寸大、結構復雜的工件和長桿件等出現軟點和軟帶，若油的攪拌過于強烈，也會使淬火件產生較大的變形。控制工件入油后的開始攪拌時間，調節攪拌的激烈程度以及實現斷續攪拌可以減少變形和軟點。

應該關注真空油淬時高溫瞬時的表面滲碳現象，高速鋼經過真空油淬后將在工件表面層出現一個由殘留奧氏體和碳化物組成的白亮層。分析認為，這與鋼在油中冷卻的高溫階段（1200～900℃）的瞬時滲碳有關。一般的解釋是：由C、H、O組成的有機化合物——真空淬火油，在與活性的高速鋼表面接觸時，將形成一層薄而致密的、包圍著工件的油蒸氣外套，其中的CH4、CO將發生分解并析出濃度大和傳播特性較高的具有活性的碳，可瞬時滲入鋼中。高速鋼M2于1.33Pa、1200℃下加熱后油淬所得的瞬時滲層可達35～50μm，X射線顯微分析證明，距表面10μm內是耐蝕性高的白層，其碳濃度可達1.50％～1.70％，從表面至50μm以下，C逐步降至其基體含量（0.80％～0.90％）。

真空油淬是目前廣泛應用的一種工模具熱處理工藝，使用中應注意以下幾點。

①真空油淬時，如油面壓強很低，接近油的沸騰狀態，會使冷卻能力下降，達不到預期的淬硬效果。因而，必須在真空加熱后工件入油前后向爐內充填惰性氣體，使淬面形成一定的壓強，才能達到淬硬和光亮的淬火效果。實驗指出，對不同淬透性的鋼應選取不同的油面壓強。淬火時還應注意淬火室充氣與淬火件入油的先后順序，對于淬透性差的鋼種應采用先充氣后入油的方式淬火，對于淬透性較好的鋼種可采用先入油后充氣的方式淬火。

另外，油面壓強對淬火畸變亦有較大的影響。降低油面壓強，可使淬火畸變顯著減輕。應在保證淬火硬度和淬硬層的前提下，使油面壓強盡可能低一些。

一般淬火前的壓強應提高到26kPa以上，工藝上常采用向冷卻室回充氮氣，壓強為0.04～0.05MPa（常用40～67kPa，高于67kPa對冷卻特性的影響就不顯著了）。淬火前壓強接近于0.1MPa，可得到高的淬火硬度，充氮氣有利于安全操作。

②淬火油槽要滿足冷卻要求，油槽的容積應比油與工件（包括料筐、料盤）之積大20％～30％。

③保持淬火油的純潔度，防止老化變質。

④新油第一次使用時需做脫氣處理。脫氣處理的操作步驟是：將爐門開閉，啟動機械真空泵抽真空及開動油槽內的油攪拌器，從觀察孔觀察油面情況，當油面沸騰并上升且有溢出油槽的趨勢時需立即關閉真空閥門，當降壓至46550Pa（350Torr）時，關閉真空閥門并保持5min以上，然后打開真空閥門使真空室壓強再降至39900Pa（300Torr），仍保持5min以上，按此方式，使真空室中壓強逐漸降低下來，在壓強降至6650Pa（50Torr）之后，可使壓強每次降得少些，直至降到最低壓強為止。經此脫氣處理后的淬油可以施行淬火。

⑤每次停爐后，還應使爐子保持真空狀態（39900Pa，即300Torr以下），防止空氣和水分再次溶入。

⑥嚴格控制淬火油的溫度。油槽中還應裝設冷卻器，油的溫升控制在25℃以內，對穩定淬火質量有益。

⑦為防止淬火軟點和硬度不均勻，油槽中必須設置攪拌器。

⑧為了確保淬火油操作的安全性，必須制訂防爆防燃措施。

（2）真空氣淬　從目前國內外工模具真空淬火的情況分析，高壓氣淬的運用越來越普遍，工藝也越來越成熟。

真空氣淬的冷速與氣體的種類、氣體的壓力、流速、爐子的結構及裝爐狀況有關。可供使用的冷卻氣體有氬、氮、氦、氫等。它們在100℃時的某些物理特性見表1-23。

與相同條件下的空氣傳熱速度相比較，以空氣為1，則氮氣為0.99，氬氣為0.70，氫氣為7，氦氣為6，見圖1-37。

①淬火氣體的種類。在任何壓強下，氫都有最大的熱傳導能力及最大的冷卻速度，氫可以應用于裝有石墨元件的真空爐，但對含碳量高的鋼件，在冷卻過程的高溫階段（1050℃以上）有可能造成輕微脫碳，對高強度鋼有造成氫脆的危險，因此，人們并不歡迎它。

冷卻速度僅次于氫的是惰性氣體氦，在空氣中氦的含量不足0.0005％，一般在天然氣液化過程中制取氦比氮的價格可能高至上百倍，只有在某些特殊場合下必須用氦且經濟合理時才用它。

氬的冷卻能力比空氣低，它在大氣中的體積分數為0.93％，用壓縮空氣使之液化，精餾而來的氬成本較高。所以，只有在必要時作為氮的代用氣使用。

氮的資源豐富，成本低，在略低于大氣壓下進行強制循環，冷卻強度可上升約20倍。它是使用安全、冶金損害小的中性氣體。氮在200～1200℃的溫度范圍內，對常用鋼材呈惰性狀態。

氮氣中含氧（0.001％以上）可使高溫下的鋼輕微氧化、脫碳。因而常規下所用的高純氮氣純度為99.999％。（相對露點-62℃，相應于真空度1.33Pa）。鑒于高純氮氣價格昂貴，有時在無特殊要求的情況下，可以用普通氮氣。工業用氮的純度一般為99.9％左右（O2含量<0.1％、露點-30℃）。

②提高氣體冷卻能力的方法。圖1-38給出了冷卻氣體的壓力與冷卻時間（亦可理解為冷卻速度）的關系。

從圖1-38可以看出，冷卻速度隨著氣壓的上升明顯提高，但并非氣壓越高越好。對于尺寸較大，比表面小的工件，在更高的氣壓下，決定冷卻速度的主導因素是鋼的內部傳熱傳導，因為這時對流傳熱加速冷卻的效果難以達到中心。此時提高氣壓對增大冷卻速度的作用不十分明顯。又考慮到一般的真空爐只在低于大氣壓時密封效果較好，以及為了節約高純氣體，故真空淬火時的常用壓力為0.5×105～0.8×105Pa，最高取0.92×105～0.99×105Pa。有試驗表明，對M2鋼制成的ф25mm×40mm圓柱體試樣，裝爐100kg，采用以下處理工藝：850℃×25min、1050℃×15min兩次預熱，1220℃×40min加熱，氣淬冷卻至550℃，當淬火氣體壓力為1×105Pa時，冷卻需185s，2×105Pa時需55s。即隨著氣壓的增高，冷速加大，冷卻時間減少。560℃×1h×2次回火后，硬度為65HRC以上。

此外，加壓氣體淬火還擴大了高合金工模具氣淬的材料品種和尺寸范圍，但氣壓過高時，由于動力和氣體消耗呈比例地增長，設備需有嚴格的防護措施等，經濟效益不再有優勢。

提高氣體的流速也可以提高其冷卻速度。例如，靜止空氣的冷卻烈度H=0.008，激烈攪拌的空氣H=0.20，這是由于流速增大和氣流的紊流程度加大，可使邊界層減薄，熱阻下降，因而傳熱系數增大的結果。例如，當氣流速度從10.2m/s提高到58m/s時（一般情況下大于25m/s），氮、氫、氦的對流傳熱系數將提高3倍。

采用合適的裝爐量，保持適當的間隔，均勻有序地擺放工件，也可以進一步改善冷卻時熱交換的條件。

（3）真空硝鹽淬火　真空硝鹽等溫淬火，為很多工模具淬火提供了質量保證。等溫淬火可減少畸變，防止開裂，再加上真空脫氣效果，使淬火工具的壽命得到提高。如30CrMnSiNi2A鋼經真空硝鹽等溫淬火后，其多次沖擊疲勞總壽命比常規鹽浴淬火提高1.56～1.92倍。所配制的硝酸鉀、亞硝酸鈉混合淬火劑在大氣壓下，沒有物態的變化，它的冷卻能力與自身溫度有密切的關系。在大氣壓下，硝鹽浴的使用溫度一般不超過600℃（一般在550℃以下），可是在真空中的情況就不一樣了。在真空中硝鹽浴的溫度越高，其飽和蒸氣壓越高，蒸發越劇烈。如在133Pa和320℃下的蒸發量為4.673mg/（cm2·h）。NaNO2在320℃開始分解，KNO3在550℃以上急驟分解。分解時將析出雜質和潮氣。所以硝鹽浴應盡量低溫使用，并應在260～280℃或達到工作溫度時繼續排氣，以清除雜質和水汽。加強攪拌可以提高鹽浴的冷卻能力。如204℃靜止的硝鹽浴冷卻強度為0.5～0.8，激烈攪拌者可達2.25。攪動可以防止淬火件周圍介質的局部過熱。用氮或氬提高鹽浴液面壓力和反復充氣至大氣壓以稀釋鹽槽上方的氣氛，可以提高冷卻能力并減少鹽蒸氣對設備的腐蝕。

靜止硝鹽浴總的冷卻能力與油相近。為提高尺寸大、淬透性差的低合金工具鋼的淬透能力，真空等溫淬火的加熱溫度一般比常規淬火溫度高。在Ms+30℃等溫冷卻，可以獲得較為滿意的力學性能和金相組織。在硝鹽中的等溫時間同高溫加熱時間。