▼真空熱処理(焼なまし・焼入れ焼き戻し)▼

真空容器の外側から高周波コイルで加熱する方式と、内側に高周波コイルを配置して加熱する方式がある。2000℃以上の高温が容易に得られるため、金属の真空溶解や真空焼結に用いられている。

耐熱鋼やセラミック容器の外側からヒーターで加熱する方式で、低温の焼なましや焼戻しには有効である。しかし、高温加熱と急速冷却が必須の焼入れには不向きである。

金属性の真空容器内に発熱体を配置して加熱する方式で、現状における真空熱処理炉の主流である。熱効率が大きいため昇温速度が速く、1300℃くらいまでの高温が容易に得られる。しかも急速冷却も可能なため鉄鋼材料の焼入れなど全ての熱処理が可能である。急速ガス冷却が可能な真空熱処理炉の標準的な仕様を以下に挙げる。ただし、用途に応じた特殊仕様の物として、本仕様よりも高真空の物や高圧冷却が可能な物もある。

内熱式には加熱と冷却を同室で行う1室式・加熱室と冷却室を縦または横に並べた2室式があるが、作業効率や冷却性能の点では後者のほうが有利である。最近は冷却効率を高めた加圧ガス冷却の採用により、1室式の物も高合金鋼の焼入れに良く用いられている。この1室式は他の方式に比べて設置面積が小さいこと・装置価格が安価であることなどの特徴を持っている。また、横型真空炉に限られるが、作業性や生産性を考慮した3室式も用いられている。この場合3室の組み合わせは用途によって異なり、準備室(予備排気室)→加熱室→冷却室(ガス冷却または油冷却)の順に並べた物が一般的であるが、加熱室の両側に冷却方式の異なる冷却室をそれぞれ配置した物もある。

真空中では高温加熱によって酸化物の解離(還元傾向)を生じるため、高温から急速に冷却されるような焼入れの場合には着色しにくい。しかし、酸化傾向の強い低温域(500〜700℃)で加熱されたり、冷却過程でこの低温域をゆっくり通過するような焼きなましの場合には、微量の酸化性ガスの混在でも着色しやすいため十分な注意が必要である。
とくにCrを含有する場合はその傾向が強いため、ダイス鋼やステンレス鋼を真空焼きなましする場合には、原則的には低真空よりは高真空のほうが優れた光輝性が得られる。この場合、たとえ高真空であっても、高純度のガスを使用したほうが有利なことは当然であるが、加熱前に十分にガス置換を行い残留空気を低減しなければならない。すなわち、焼なまし時の着色の原因は残留空気によるものであるから、ガス置換が不十分な高真空よりも、むしろ十分にガス置換された低真空のほうが良好な光輝性が得られる場合も多い。

1000℃以上の高温から焼入れするダイス鋼や高速度工具鋼の焼入れの場合、着色よりも合金元素の蒸発に伴う光輝性の低下の方がよく問題になる。すなわち、同一加熱温度であっても加熱時の圧力が低いほど合金元素の蒸発を生じるため、表面粗さが大きくなる。とくに1200℃以上の高温で加熱される高速度工具鋼の場合には、加熱時の圧力を極力高めたほうが有利である。