Vakum fırınları, yüksek alaşımlı çeliklerden yapılmış kalıp ve takımların sertleştirilmesinde ve b-razing işleminde kullanılmaktadır. Özellikle, çok şekilli ve hassas toleranslı ölçülerde üretilmiş ve ısıl işlem gereksinimi olan parçalara, vakum ocaklarında ısıl işlem yapılarak, optimum malzeme karakteristikleri verilmesi sağlanır. İyi bir mikro yapının yanı sıra, form değişiklikleri de en aza indirgenir ve yüzeyin temiz ve parlak olması sağlanır.

Isıl işlemin doğal bir sonucu olan şekil değiştirmelerinin, resim sınırları içinde olması gerekir. Şekil değişikliğinden, parçanın boyutu ve geometrisi etkilenmektedir. Fırına koyulan şarj miktarı, fırın içinde parçanın konumu, işleme şekli ve malzeme karakteristikleri şekil değiştirmeyi etkileyen faktörlerdir. Isıl işlem vakum fırınlarında yapılarak, bu faktörlerin etkileri azaltılmaktadır. Şekil değiştirmeyi etkileyen faktörlerden birisi de, soğuma sırasında parçanın yüzeyi ve çekirdeği arasındaki sıcaklık farkı nedeniyle, martenzit dönüşümünün farklı zamanlarda olmasıdır. Bunu engellemek amacıyla vakum fırınlarında, martenzite dönüşüm sıcaklığının üzerinde kesintili soğutma yapılarak parçanın çekirdeği ile yüzeyi arasındaki sıcaklık eşitlenebilmektedir. Parçanın çekirdeği ve yüzeyinde aynı anda martenzit dönüşümü olur. Böylece martenzit dönüşümü sırasında ortaya çıkan gerilmeler önlenerek, şekil değiştirme en aza indirilir. Bu işlem bir martemperleme simülasyonudur.

Vakum fırınlarında soğutma sıvı yerine gaz ile yapılır. Soğutma gazı olarak, ısı iletim katsayıları farklı olan azot, hidrojen ve helyum gibi gazlar kullanılabilir. Yaygın olarak azot kullanılmakta ve yüksek hız, sıcak iş ve soğuk iş çeliklerinden imal edilmiş kalıp ve takımların direkt sertleştirilmesi için uygun olmaktadır. Soğutma gazı olarak kullanılan azot %99.999 saflıktadır. Isıl işlemin proses kontrolü bilgisayarla yapılmakta, zaman, sıcaklık ve basınç ölçümleri kaydedilmektedir. Tüm ısıl işlem çevrimi bittikten sonra malzemeler oda sıcaklığına soğutulup fırından alınmaktadır. Modern ısıl işlem tesislerinde kullanılmaya başlanan vakum ısıl işleminin avantajlarından bazıları aşağıda sıralanmıştır;

• Tekrar edilebilirliği,

• Çevre kirliliği yaratmaması,

• Isıl işlemi yapılmış parçaların yüzey temizliği,

• Çok şekilli parçalarda düşük şekil değişiklikleri,

• Yaratılan koruyucu vakum atmosferinin tekrar edilebilirliği,

• Çeşitli malzeme ve farklı ısıl işlem uygulamaları.