石墨是一种六角晶系，各级都有六角环，相互平行，晶体结构有序重叠；金刚石是立方晶系的四面体结构；无定形碳有微晶结构，但没有石墨那样的有序排列。由碳元素组成的非金属材料。
碳元素的3种异构体，其原子的空间排列各不相同,碳元素的3种异构体，一种是无定形碳，如木炭、焦炭、炭黑等。另两种是结晶形碳，即石墨和金刚石。可通过高温处理将无定形碳转化为石墨。石墨在催化剂的作用下，在高温高压下可转化为金刚石。这也是人造石墨和人造金刚石的产生。
机械工程中常用的碳和石墨，按其结构可分为碳材料和石墨材料。碳质原料是以石油焦和沥青焦为原料。煤沥青是一种由混合、压制、加热、炭化而成的粘合剂。根据来源可将石墨分为天然石墨和人造石墨(包括特殊石墨)。天然石墨有两种形式：鳞状和土状。人造石墨由碳材料制成，并在℃以上石墨化。特殊石墨是通过普通石墨的热压或其他有机材料和特殊工艺得到的。如：热固性树脂经特殊热处理后制得的玻璃碳、高温碳氢化合物分解生成的热解石墨、用鳞片状天然石墨酸处理后形成的柔性石墨、以及合成纤维制成的碳纤维和石墨纤维等。
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