自然界中石墨(碳)藏量是很豐富的。但是要使石墨中的碳變成金剛石那樣排列的碳，不是那么容易的。要使石墨變成金剛石，至少要在15000個大氣壓、攝氏1500度的高溫條件下才可以，到50-60年代建成了能達到上述條件的儀器裝置。石墨在5-6萬大氣壓（（5-6）×103MPa）及攝氏1000至2000度高溫下，再用金屬鐵、鈷、鎳等做催化劑，可使石墨轉變成金剛石。

金剛石和石墨的化學成分都是碳(C)，科學家們稱之為 ;同質多像變體；也有人稱 ;同素異形體;。石墨粉質軟，黑灰色；有油膩感，可污染紙張。硬度為1～2，沿垂直方向隨雜質的增加其硬度可增至3～5。比重為1.9～2.3。在隔絕氧氣條件下，其熔點在3000℃以上，是最耐溫的礦物之一。常溫下石墨粉的化學性質比較穩定，不溶于水、稀酸、稀堿和有機溶劑；材料具有耐高溫導電性能，可做耐火材料，導電材料，耐磨潤滑材料。從這種稱呼可以知道它們具有相同的 ;質；但 ;形;或 ;性;卻不同，且有天壤之別，金剛石是目前最硬的物質，而石墨卻是最軟的物質之一。
石墨內部的碳原子呈層狀排列，一個碳原子周圍只有3個碳原子與其相連，碳與碳組成了六邊形的環狀，無限多的六邊形組成了一層。石墨乳一致被鍛造行業認為是我們現階段國內生產的一種新型高效潤滑脫模材料，對模具有良好的隔熱降溫作用．能延長模具的使用壽命1-3倍．具有良好的潤滑性、脫模性、化學穩定性、高溫附著性、提高模具使用壽命和鍛件質量。不污染環境，使用方便。層與層之間聯系力非常弱，而層內三個碳原子聯系很牢，因此受力后層間就很容易滑動，這就是石墨很軟能寫字的原因。
金剛石內部的碳原子呈 ;骨架;狀三維空間排列，一個碳原子周圍有4個碳原子相連，因此在三維空間形成了一個骨架狀，這種結構在各個方向聯系力均勻，聯結力很強，因此使金剛石具有高硬度的特性。石墨粉是化學反應很靈敏的物質，在不同的環境里面他的電阻率都會變，也就是他的電阻值會變，但有一點是不會變的，石墨粉是很好的非金屬導電物質之一，只要在絕緣的物體里面保證石墨粉不間斷，像一條細線那樣也會通電的，但是，電阻值是多少，這個數值也沒一個準確的數，因為石墨粉的粗細不一樣，用在不同的材料和環境石墨粉電阻值也會不一樣。金剛石的硬度很大，導熱性很好，但是它不導電。