碳元素的3种异构体，其原子的空间排列各不相同。石墨属六方晶系，各层面由六角形环构成，层面与层面平行,呈有序的重叠晶体结构;金刚石属立方晶系的四面体结构;而无定形碳虽有微晶，但没有像石墨那样的有序排列。由碳元素组成的一类非金属材料。碳元素有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。无定形碳经高温处理可转化为石墨。石墨在催化剂作用和高压、高温条件下又可转化为金刚石。这也是人造石墨和人造金刚石的生产方法。
分类：在机械工程中经常采用的碳和石墨，按组织结构可分为碳质材料和石墨材料。碳质材料是以石油焦、沥青焦为原料。煤沥青为粘结剂，经过混捏、压制成形、加热碳化而成。石墨按来源可分为天然石墨、人造石墨(包括特种石墨)两种。天然石墨还有鳞状和土状两种形态。人造石墨是由碳质材料再经2500℃以上高温石墨化处理而成。特种石墨是用一般石墨经热压加工处理，或采用其他有机原料和特殊工艺而获得。例如以热固性树脂经特殊热处理而成的玻璃碳;以碳氢化合物在高温下分解、沉积而成的热解石墨;以鳞状天然石墨经过酸处理，然后在高温下高度膨胀而成的柔性石墨，以及以合成纤维制成的碳纤维和石墨纤维等。
