Графитиза́ция, образование (выделение) графита в железных, никелевых, кобальтовых металлических сплавах, в которых углерод содержится в виде химических соединений — карбидов, сопровождается их растворением. Скорость графитизации увеличивается с повышением температуры. Ускоряют процесс графитизации предварительной закалкой, деформацией, облучением. При графитизации кристаллизация графита может происходить либо непосредственно из жидкого или твердого раствора (аустенита), либо в результате распада предварительно выделившихся из жидкого раствора или аустенита карбидов. Непосредственному выделению графита из жидкости или аустенита способствуют охлаждение с низкой скоростью и, соответственно, малым переохлаждением и наличие чужеродных центров кристаллизации. Образование графита путем распада карбидов происходит при большом переохлаждении и в отсутствие зародышей кристаллизации. При комнатной температуре процесс графитизации практически не протекает. Графитизация доэвтектоидной стали происходит в процессе длительной эксплуатации (десятки и сотни тысяч часов) при повышенной температуре, заэвтектоидной стали — при ее отжиге. Легирование заэвтектоидной стали кремнием или никелем способствует графитизации.
Графитизация чугуна — выделение углерода в структурно-свободном виде, сопровождающееся частичным или полным разложением цементита. Это основной технологический процесс, формирующий структуру чугуна и его свойства. От того, как протекал процесс графитизации, зависит не только количество, форма и распределение графита в структуре, но и вид металлической основы (матрицы) чугуна, которая может быть перлитно-цементитной, перлитной, перлитно-ферритной, ферритной. Такие элементы как углерод, кремнйй, никель, кобальт, медь способствуют графитизации чугуна, а сера, ванадий, хром, олово, молибден, марганец препятствуют этому процессу. Наибольшее графитизирующее действие оказывают углерод и кремний, наименьшее — кобальт и медь. Графитизация повышает износостойкость изделий, но иногда снижает прочность и пластичность. Графитизацию железных сплавов используют при получении изделий из ковкого чугуна и графитизированной подшипниковой и штамповой стали.
Графитизацией называют также высокотемпературную термическую обработку углеродных материалов в процессе производства графитировованной продукции для получения в них структуры графита. Она существляется в процессе нагрева и выдержки при высоких температурах по заданному тепловому режиму. Графитизация углеродных волокон при 1500-3000 оC осуществляется с целью образования углеродного полимера с заданной степенью упорядоченности. Графитизация материалов блочного типа (электроды, аноды) приводит к повышению термостойкости; улучшается их механическая обрабатываемость; снижаются зольность, окисляемость. Графитизацию, как правило, ведут в специальных электропечах сопротивления, где керн с графитизируемым материалом является нагревательным элементом.
Графитизацией алмаза назвается структурное превращение алмаза в графит, происходящее при повышенных температурах. Графитизация в виде подгара наблюдается на поверхности бриллиантов, перегретых при трении об алмазный круг в процессе шлифовки. В геологии графитизацией углей называют процесс изменения тонкой структуры углей, заключающийся в постепенном упорядочении плоских углеродных сеток при переходе к трехмерной кристаллической структуре графита.