Vakum karbonlama, iş parçasını vakumda ısıtmaktır.Kritik noktanın üzerindeki sıcaklığa ulaştığında, bir süre kalacak, gazı giderecek ve oksit filmi çıkaracak ve daha sonra karbonlama ve difüzyon için saflaştırılmış karbonlama gazına geçecektir.Vakumlu karbonlamanın karbonlama sıcaklığı, 1030 ℃'ye kadar yüksektir ve karbonlama hızı hızlıdır.Karbonlanmış parçaların yüzey aktivitesi gazdan arındırma ve deoksidizasyon ile iyileştirilir.Sonraki difüzyon hızı çok yüksek.Karbürleme ve difüzyon, gerekli yüzey konsantrasyonuna ve derinliğe ulaşılana kadar tekrar tekrar ve dönüşümlü olarak gerçekleştirilir.
Vakum karbonlama derinliği ve yüzey konsantrasyonu kontrol edilebilir;Metal parçaların yüzey tabakasının metalurjik özelliklerini değiştirebilir ve etkili karbonlama derinliği, diğer yöntemlerin gerçek karbonlama derinliğinden daha derindir.