稳定化过程中由于各种放热反应的发生，将释放大量的热量，碳纤维是热的不良导体，产生的热量如不能控制并及时扩散出去会对碳纤维产生很大破坏作用，引起纤维断裂、熔并等。Fitzer等人研究了稳定化过程中热处理温度和升温速率对最终CF强度的影响。实验结果表明，随着稳定化升温速率的提高，CF的强度逐渐增大，达到一个值，进一步提高升温速率，将引起CF强度的下降，1～3℃·min-1的速率比较合适。热处理温度不宜太高，260～280℃效果比较好。

  稳定化过程一般在180~300℃温度范围内进行。但是在20世纪90年代初Mittal等基于DSC研究结果提出，低于300℃下进行的稳定化并不完全，纤维应在300～400℃下进一步稳定化他们通过DSC曲线发现在200～300℃范围有一尖锐放热峰，峰值在265℃左右，在300～400℃范围有一小的宽放热峰，峰值在350℃左右Mittal等人研究发现在300～400℃范围，碳分子可进行分子间交联和芳构化反应。通过纤维中分子链沿纤维轴重排使氧化纤维结构更有序和紧凑。

  稳定化升温速率对最终CF(1500℃碳化)力学性能的影响，一般在230℃下恒温处理，其余的是在230~270℃范围内以不同升温速率处理。