Karbonlama maddesinin karbonizasyon prensibi
Genellikle dökme demir için kullanılan karbonlama maddesi karbonlu malzemedir ve ana bileşeni karbondur. Karbonlu malzemeler esas olarak grafit ve amorf karbondur. Grafit altıgen bir kristaldir. Grafit kristallerindeki karbon atomları katmanlıdır. Aynı katmanda atomlar arasındaki kovalent bağ çok kuvvetlidir ve bağ kuvveti çok kuvvetlidir. Kombine, yapışma gücü çok zayıf. Bu nedenle, grafitin katmanlanması kolaydır ve çok düşük mukavemete sahiptir. Grafit kristali bu tür yapısal özelliklere sahip olduğundan, erimiş demir içinde büyüdüğünde levha yapısına dönüşme eğilimindedir. Amorf karbon aynı zamanda altıgen bir pul kristaldir. Amorf karbon ve grafit arasındaki fark, altıgen düzenlemenin eksik olması ve ara katman mesafesinin biraz daha büyük olmasıdır.
Karbonun elementel formundaki karbonun erime sıcaklığı 3727 ℃'dir ve erimiş demir sıcaklığında eritilemez. Bu nedenle, karbonlama ajanındaki karbon esas olarak çözünme ve difüzyon yoluyla erimiş demir içinde çözülür. Erimiş demirin WC'si %2.1 olduğunda, grafit karbüratördeki grafit doğrudan erimiş demirde çözülebilir. Karbonun zamanla erimiş demirde yavaş yavaş dağılması ve çözülmesi dışında, temelde grafit olmayan karbonun doğrudan bir fenomeni yoktur. Bu nedenle, elektrikli fırında sentetik dökme demir eritme işleminin karbonizasyonu için, grafit karbonizasyonun karbonizasyon oranı, grafit olmayan karbonlama maddesininkinden önemli ölçüde daha yüksektir.
Sonuçlar, erimiş demirde karbonun çözünmesinin katı parçacıkların yüzeyindeki sıvı sınır tabakasının transferinden etkilendiğini göstermektedir. Kok ve kömür parçacıkları ile elde edilen sonuçlar, grafit ile elde edilenlerle karşılaştırılmıştır. Erimiş demirdeki grafit karbüratörün difüzyon hızının, kok ve kömür partiküllerinden önemli ölçüde daha hızlı olduğu bulundu. Elektron mikroskobu ile kısmen çözünmüş kok ve kömür parçacıklarının gözlemlenmesiyle, numunenin yüzeyinde erimiş demirde difüzyonunun ve çözünmesinin ana nedeni olan çok ince bir viskoz kül tabakasının oluştuğu bulunmuştur.