真空熔煉使在常壓下進行的物理化學反應條件有了改變，這主要體現在氣相壓力的降低上。只要冶金反應中有氣相參加，而且反應生成物中的氣體摩爾數大于反應物中的氣體摩爾數的數值時，若減小系統的壓力，則可以使平衡反應向著增加氣態物質的方向移動，這就是真空熔煉中物理化學反應的最根本的特點。

一、真空熔煉中對活潑元素的控制

大氣熔煉和澆注的主要缺點之一是合金成分(主要是一些比較活潑的元素)由于燒損不易準確控制，而真空熔煉不受周圍氣氛污染，金屬液與大氣中的氧和氮脫離接觸，所以真空熔煉能嚴格控制合金中活潑元素，如鋁、鈦等的含量，將合金成分控制在很窄的范圍內，因而能保證合金的性能、質量及其穩定性。

二、真空下的碳脫氧反應

大氣熔煉碳氧反應對金屬液起著除氣作用和機械攪拌作用，但由于碳的脫氧能力不強，不能單獨用作脫氧劑，往往要用硅、鋁等金屬脫氧劑進行沉淀脫氧。在真空熔煉中，由于氣相壓力低，且碳氧反應生成的CO氣泡能夠不斷的被抽走，而使平衡向生成CO的方向移動，即[C]+[O]={CO}反應不斷向右方進行，從而提高了碳的脫氧能力。大量實踐數據表明：真空熔煉與大氣熔煉相比較，碳的脫氧能力約提高100倍。真空熔煉鎳基合金時，將合金的氧含量降低到20×10以下是不難做到的。真空下用碳脫氧，不僅具有高的脫氧能力，而且其脫氧產物是氣體，易于排除，而不沾污金屬熔池，這比用硅、鋁等生成固態脫氧產物的脫氧劑要優越得多，因此在真空熔煉中，碳是理想的脫氧劑。

三、真空下的脫氣

金屬中的氣體雜質主要是指存在于其中的氫和氮。氣體對合金質量有很大影響，不但降低合金的力學性能，而且是產生發紋、白點、脆化及皮下氣泡等缺陷的主要原因。氫和氮在金屬中的溶解度服從于平方根定律，即氫和氮在金屬中的溶解度與其在氣相中分壓力的平方根成正比。在一定溫度下，當金屬液上方氣相分壓力降低時，則金屬液中氣體的溶解度也隨之降低，這充分說明真空熔煉對于去氣有著極大的優越性。真空熔煉可以很容易地將鋼和合金中的氫脫到很低程度，而氮與氫有所不同，除可溶于金屬液外，且擴散系數小，還可與鈦、釩、鋁、鋯等生成化合物，以穩定的氮化物夾雜形式存在于鋼和合金中，因此去氮要比去氫困難得多。

四、真空熔煉過程中金屬雜質及合金元素的揮發

同一溫度下，不同元素的蒸氣壓不同。在真空條件下，金屬液中某些蒸氣壓較高的元素，當真空室內壓力降低到低于其蒸氣壓力時，這些元素就有可能從金屬液中揮發。真空熔煉的重要優點之一是可揮發去除一些有害金屬雜質，如Pb、Cu、Sb等。這些元素能顯著降低合金質量，而在一般大氣熔煉中又不能去除，采用真空熔煉是減少這些元素在合金中含量的惟一有效方法。但伴隨著有害雜質的去除，合金中一些有益元素也要揮發，造成合金元素的損失，并給準確控制合金成分帶來困難。揮發過程是一個復雜的反應過程，揮發的量和速度取決于很多因素，主要有合金成分(元素本質及其在金屬液中的活度)，熔煉溫度，熔煉保持時間，爐內真空度，熔池攪拌情況及表面積大小等。應當了解真空熔煉條件下的元素揮發規律，采取正確熔煉制度，以保證有害雜質有效去除，而有益元素損失最少，將合金成分準確的控制在要求范圍內。