Pierwszą fazą procesu jest powstawanie i przenikanie węgla z fazy gazowej do metalu. Węgiel powstaje na skutek reakcji chemicznych, w których kluczową rolę odgrywa tlenek węgla (CO). Węgiel może powstawać na drodze reakcji redukcji tlenku węgla, np. wodorem:

CO + H2 → C + H2O

lub w wyniku reakcji Boudouarda:

2CO ⇌ C + CO2

Powstały w ten sposób węgiel reaguje z żelazem lub innymi metalami (w zależności od składu stali) i odkłada się na powierzchni metalu w formie cementytu (Fe3C) lub innego związku węgla z metalem.

W dalszej części procesu cementyt ulega rozkładowi (Fe3C → 3Fe + C) na żelazo oraz węgiel, który dyfunduje przez warstwę cementytu i wytrąca się w postaci grafitu, który tworzy coraz grubszą warstwę, rozrastającą się na zewnątrz oraz wnikającą w warstwę cementytu w formie "korzeni". Żelazo wytrącone wskutek tej reakcji tworzy metaliczny pył lub ulega dyfuzji przenikając do wewnątrz i tworząc warstwę pomiędzy grafitem a cementytem.