Vaakumkarburiseerimine on töödeldava detaili vaakumis kuumutamine.Kui see jõuab kriitilisest punktist kõrgemale temperatuurile, jääb see mõnda aega seisma, degaseerib ja eemaldab oksiidkile ning suunab seejärel puhastatud karburiseeriva gaasi karburiseerimiseks ja difusiooniks.Vaakumkarburiseerimise süsivesikute temperatuur on kõrge, kuni 1030 ℃, ja karburiseerimiskiirus on kiire.Karburiseeritud osade pinnaaktiivsust parandab degaseerimine ja deoksüdeerimine.Järgnev difusioonikiirus on liiga suur.Karburiseerimist ja difusiooni teostatakse korduvalt ja vaheldumisi, kuni saavutatakse vajalik pinnakontsentratsioon ja sügavus.
Vaakumkarburiseerimise sügavust ja pinnakontsentratsiooni saab kontrollida;See võib muuta metallosade pinnakihi metallurgilisi omadusi ja selle efektiivne karburiseerimissügavus on sügavam kui teiste meetodite tegelik karburiseerimissügavus.