碳化是碳纤维形成的主要阶段。预氧丝在惰性气体保护下通过


  碳化炉，碳化炉温度一般为1300～1600℃之间，在此温度下，预氧丝中的非碳元素如N、H、O等从纤维中排出去。碳化温度可分为两个区域，即600℃以下的低温区域和600℃以上的高温区域，
温度不同，发生的化学反应有所区别。在低温区，分子间产生脱氢、脱水而交联，生成碳网结构，末端链分解放出NH3。预氧化过程中未环化的一CN也可产生分子间交联，生成HCN气体。在高温区，环开裂，分子间交联，生成HCN、N 2，碳网平面扩大。随着温度升高，纤维中的氮含量逐渐减少。

  
  碳化工艺中碳化处理温度和升温速率对碳纤维性能影响较大。一般来讲随着处理温度的升高碳纤维的拉伸强度升高，进一步提高温度，CF强度开始下降。CF的模量随着处理温度的升高而增加。
  

  碳化升温速率也是影响CF性能的关键参数。在碳化的低温区要求升温速度要慢，Fitzer等人认为此阶段的升温速率应低于5℃·min-1，升温速率太快，会导致脱氢、脱水等反应速度加快，造成纤维结构中有空隙、裂纹等产生。高温区升温速率可快一些，因为碳的网状结构已初步形成。


  碳化时大多使用氮气为介质，也有使用其他非氧化气体如HCL、Zno等的报道。传统的碳纤维工艺都是采用电阻炉加热，能耗较大，使碳纤维成本居高不下。为此Felixl等在2001年申请的专利中提出了等离子体结合电磁辐射技术进行碳化制备碳纤维的方法，与传统方法相比降低了CF成本。