首先，真空熱處理可以實現不氧化、不脫碳、不增碳，對工件內部和表面有良好的保護作用。
氧化會使金屬表面失去光澤，粗糙度增加，精度下降，鋼件的強度以及力學性能也會降低。脫碳也就是鋼在加熱時表面碳含量降低的現象。一般情況下，鋼的氧化伴隨著脫碳，碳含量降低會明顯降低鋼的淬火硬度、耐磨性、及疲勞性能。而真空熱處理由于金屬是在一定的真空度下加熱，工件避免了與氧氣接觸，工件沒有氧化，無脫碳，可以得到光亮的表面及較好的熱處理質量，同時在真空狀態下，也不會發生還原反應，也就不會發生增碳現象。
其次，真空熱處理具有脫氣的作用，可以提高金屬等材料的機械性能、凈化表面。
金屬坯料在冶煉時會吸入空氣中極少量的氫氣、氮氣、一氧化碳等氣體，從而產生微小氣孔，易造成氫脆等缺陷。硬質合金，在壓制時也會有空氣進入。在真空熱處理中，真空狀態對液態金屬有明顯的除氣效果，對固態金屬中溶解的氣體也有很好的排除作用，從而消除氫脆等缺陷，提高材料的塑性、韌性和疲勞強度，提高工件的整體機械性能。同時真空中氧化物會發生分解，形成的游離氧立即排出真空室，可以使金屬表面質量進一步改善，起到凈化作用。
第三，真空熱處理后的工件變形小。一般來說，被處理的工件在爐內靠熱輻射加熱，內外溫差較小，熱應力小，因而決定了真空熱處理工藝處理的工件變形小。同時在真空下加熱和在真空下淬火，自動完成，避免了熱態下工件在空氣中的搬運，減少了人為加工變形。這樣就大大減少了后期的機加工量。
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