Grafitiseerimisprotsess on kuumtöötluse protseduur, kus nii endotermilised kui ka eksotermilised reaktsioonid esinevad erinevatel temperatuuride etappidel, mille võib jagada kolmeks faasiks:
1. etapp (1000–1800 kraad):Kaltsinatsioonist kõrgemal temperatuuril vabastab materjal veelgi lenduvad. Kõik järelejäänud alifaatilised ahelad, ch -sidemed, c=o sidemed jne, purunevad selles temperatuurivahemikus. Samuti saadetakse välja süsiniku, vesiniku, hapniku, lämmastiku ja väävli monoatomilised või lihtsad molekulid (CH, CO, CO₂ jne). Mõned juhuslikult hajutatud tasapinnalised molekulid moodustavad suuremaid molekule. Selle faasi endotermilised reaktsioonid hõlmavad peamiselt jätkuvaid keemilisi reaktsioone, lisaks füüsikatele protsessidele, kus mõned mikrokristallilised piirid kaovad, vabastades kuumusena pindadevahelise energia, mis juhib süsiniku kuusnurksete võrkude järjestamist. Röntgenianalüüs näitab, et selles temperatuurivahemikus ei suurenda süsinikuaatomkihtide virnastamine märkimisväärselt-tellitud paigutust kahemõõtmelistel tasapindadel, mille suurused ei üle 8 nm, säilitades turbostraatilise struktuuri.
2. etapp (1800–2400k):Selles etapis esinevad kaks nähtust: temperatuuri tõustes saab süsteem rohkem energiat. Süsinikuaatomitel on suurenenud soojusvibratsiooni sagedus ja amplituud, mida reguleerib minimaalse vaba energia põhimõte. Võre kihid lähevad üle kolmemõõtmelise grafiidi struktuuri poole, vahemaad kahanevad. Samaaegselt kaovad järk -järgult nihestused ja teraviljapiirid kristalltasapindadel, vabastades latentse kuumuse. 2 0 00K poolt jõuab süsteemi entroopia juurdekasv madalaimasse punkti. Sellel temperatuuril töödeldud grafiidi röntgendifraktsioonimustrid näitavad teravamat (HK0), (001) ja mõnda (HKL) joont, mis näitab kolmemõõtmelist järjestust-eksotermilist lõõmutamisprotsessi.
Samaaegselt moodustavad vahemikus 2000–2400K mõned lisandid karbiidid (peamiselt räni karbiidi), mis lagunevad kõrgematel temperatuuridel metalliaurudeks ja grafiidiks. Lisaks hakkab 2400K lähedal süsiniku aurustuma, luues energiat tarbivaid termilisi defekte. Need protsessid domineerivad vahemikus 2000–2400K, põhjustades süsteemi soojuse imamise ja uuendatud entroopia suurenemise.
3. etapp (üle 2400k):Kergesti graafiliseeritavate süsinikute nagu naftakoksi ja pigikoksi korral kasvavad kristalliidid keskmise suurusega 10–150 nm piki pikia-akt ja ~ 60 kihti (~ 20 nm) pikic-alg. Eelmise faasi järjestatud ümberkorraldamine põhjustab kristalliidi kontraktsiooni, laiendades teradevahelisi lünki. Tavapäraste kasvumehhanismide korral ei saa temperatuuride edasised tõusud neid lünki ületada suuremate kristalliidide moodustamiseks. Selle asemel kulgeb kasv uue mehhanismi kaudu: ümberkristallimine.
Siin muutub graafimissüsteem küllastunud süsinikuaatomite\/molekulidega (C, C₂, C₃, C₄ jne), võimaldades tugeva ja gaasi faaside-rekrüstallimise vahelist jõulist vahetust.
Grafitiseerimise etapid kattuvad. Temperatuuridel, mis ületavad kaltsineerimist\/karboniseerimist, ilmnevad lagunemise polümerisatsiooni reaktsioonid. Ajavahemikul 1700–2400K domineerib lõõmutamine ja mikrokristalliline kasv, aidates kaasa karbiidide moodustumisele\/lagunemisele. Üle 2400 000 muutub primaarseks süsiniku migratsiooni kaudu ümberkristallimine. Kergesti graafilised süsinikud läbivad homogeense\/heterogeense grafitiseerimis-neti eksotermilise, hoolimata kohalikust endotermilistest sammude suurendavast süsteemi entroopiast ja stabiilsusest.
Hard-to-graphitize carbons require higher temperatures (>3200K) heterogeenseks kristalliseerimiseks. Ristsidemed purunevad, moodustades mitmeid tuumakohti, kus sublimeeritud süsinik ümber korraldab kiiresti peened grafiidi kristalliidid.
