碳的存在形式多种多样。有钻石、石墨等结晶元素碳。有煤等非晶碳。具有动植物等复杂有机化合物的碳酸盐(大理石等)。单质碳的物理和化学性质取决于其晶体结构。高硬度金刚石和柔软光滑石墨的晶体结构在外观、密度、熔点等方面不同。
石墨与金刚石、碳60、碳纳米管等都是碳元素的单质，它们互为同素异形体。
1） 耐高温性：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。
2） 导电、导热性：石墨的导电性比普通非金属矿高100倍。导热系数超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随着温度的升高而降低。甚至在的温度下，石墨也会变成绝热体。石墨之所以能导电，是因为石墨中的每个碳原子只与其他碳原子形成3个共价键，每个碳原子仍然留下1个自由电子传输电荷。
3）润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。
4）化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。
5）可塑性：石墨的韧性好，可碾成很薄的薄片。
6）抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。
石墨是软的，黑色和灰色的。 有油腻的东西会污染纸张。 硬度为1 ~ 2，随着杂质的增加，硬度在垂直方向上增加到3 ~ 5。 比重为1.9 ~ 2.3。 比表面积范围集中在1-20平方米/g，阻氧时熔点在3000℃以上，是耐温性高的矿物之一。 可以通电和传热。
石墨具有良好的化学稳定性。 经过特殊处理的石墨由于具有耐腐蚀、导热、渗透率低的特点，广泛应用于换热器、反应罐、冷凝器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、水泵设备的制造。 广泛应用于石化、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门，可节约大量金属材料。
铸造、冲砂、冲模和高温冶金材料:石墨热膨胀系数小，能耐受淬火热的变化，可用作玻璃器皿模具。 使用石墨，黑色金属铸件大小准确，表面光洁度高，不加工、稍加加工就可以使用，节约大量金属。 生产硬质合金等粉末冶金技术，一般用石墨材料制作模具和烧结用陶瓷船。 晶体生长、区域精炼容器、支撑夹具、感应加热器等。 用高纯度石墨制成。 另外，石墨真空溶解石墨隔热板和基体，可用作高温电阻炉、棒、板、格子等部件。
功率石墨电极是一种具有更高的导电性能和更好的热稳定性能的石墨电极，可用于高速、的电火花加工。
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