Postopek grafizacije je postopek toplotne obdelave, pri katerem se na različnih temperaturnih fazah pojavijo tako endotermične kot eksotermične reakcije, ki jih je mogoče razdeliti na tri faze:
Faza 1 (1000–1800 stopinj):Pri temperaturah, višjih od kalcinacije, material nadalje sprošča hlapne snovi. Vse preostale alifatske verige, CH vezi, C=o vezi itd., Razbijejo v tem temperaturnem območju. Izganjajo se tudi monoatomske ali preproste molekule (CH, CO, CO₂ itd.) Ogljika, vodika, kisika, dušika in žvepla med neurejenimi slojnimi strukturami. Nekatere naključno razpršene ravninske molekule se združujejo in tvorijo večje molekule. Endotermične reakcije v tej fazi vključujejo predvsem nadaljnje kemične reakcije, poleg fizikalnih procesov, kjer nekatere mikrokristalne meje izginejo, sproščajo medfazno energijo kot toploto, ki poganja naročanje ogljikovih šesterokotnih omrežij. Analiza rentgenskih žarkov kaže, da v tem temperaturnem območju zlaganje ogljikovih atomskih plasti ne poveča bistveno, da se uredi v dvodimenzionalnih ravninah, pri čemer velikosti, ki ne presegajo 8 nm, in ohranja turbostratsko strukturo.
Faza 2 (1800–2400k):V tej fazi se pojavita dva pojava: ko se temperatura dvigne, sistem pridobi več energije. Ogljikovi atomi imajo povečano toplotno frekvenco in amplitudo toplotne vibracije, ki jih ureja načelo minimalne proste energije. Slaji rešetke prehajajo proti tridimenzionalni grafitni strukturi, s krči se medsebojne razdalje. Hkrati dislokacije in meje zrn na kristalnih ravninah postopoma izginjajo in sproščajo latentno toploto. Do 2 0 00K sistem entropije sistema doseže svojo najnižjo točko. Rentgenski difrakcijski vzorci grafita, obdelani pri tej temperaturi, kažejo ostrejše (HK0), (001) in nekaj (HKL) črte, kar kaže na tridimenzionalni ureditev in eksotermično žarjenje.
Hkrati med letoma 2000–2400k nekatere nečistoče tvorijo karbide (predvsem silicijev karbid), ki se razgradijo v kovinske hlape in grafit pri višjih temperaturah. Poleg tega se v bližini 2400K ogljik začne izhlapevati, kar ustvarja toplotne napake, ki porabijo energijo. Ti procesi prevladujejo med letoma 2000–2400k, zaradi česar sistem absorbira toploto in ima ponovno povečanje entropije.
Faza 3 (nad 2400K):Za enostavno grafizacijo ogljika, kot sta naftni koks in koks na nabavnem koksu pri 2400K, kristaliti rastejo na povprečno velikost 10–150 nm vzdolža-Sis in ~ 60 slojev (~ 20 nm) vzdolžc-Sos. Naročeno prestrukturiranje iz prejšnje faze povzroči krčenje kristalita, kar širi medsebojne vrzeli. V okviru običajnih mehanizmov rasti nadaljnja povečanja temperature ne morejo premostiti teh vrzeli, da bi tvorila večje kristalte. Namesto tega rast nadaljuje z novim mehanizmom: prekristalizacija.
Tukaj postane grafizacijski sistem nasičen z ogljikovimi atomi/molekulami (C, C₂, C₃, C₄ itd.
Stopnje grafizacije se prekrivajo. Pri temperaturah nekoliko nad kalcinacijo/karbonizacijo se pojavijo reakcije razgradnje-polimerizacije. Med 1700–2400K prevladujeta žarjenje in mikrokristalna rast, ki ji pomaga tvorba/razgradnjo karbida. Nad 2400K postane prekristalizacija z migracijo ogljika primarna. Preprosto grafični ogljiki so podvrženi homogeni/heterogeni grafitizaciji-omrežni eksotermični kljub entropiji in stabilnosti lokalnega endotermičnega koraka.
Hard-to-graphitize carbons require higher temperatures (>3200K) za heterogeno kristalizacijo. Navzkrižne povezave se zlomijo in tvorijo več mest nukleacije, kjer se sublimirani ogljik hitro preuredi v fine grafitne kristalte.
