碳的三种异构体的原子的空间排列是不同的。石墨棒属于六方晶体体系，每一层由六方环组成，每一层相互平行，呈现有序重叠的晶体结构;金刚石属于立方晶系的四面体结构。另一方面，无定形碳有微晶，但不像石墨那样有序排列。由碳制成的非金属材料碳有三种异构体:一种是无定形碳，如木炭、焦炭、炭黑等。另一种是晶体碳、石墨和金刚石。非晶态碳经高温处理可转化为石墨。石墨在催化剂和高压、高温的作用下可转化为金刚石。这也是人造石墨和钻石的生产方法。

分类:机械工程中常用的碳、石墨按其组织结构可分为碳材料和石墨材料。含碳原料以石油焦和烟焦为原料。以煤为粘结剂，揉捏、压制、加热、碳化。石墨按来源可分为天然石墨和人造石墨(含特种石墨)。天然石墨也有两种形式:鳞片状和土状。人造石墨是以碳材料为原料，经过2500℃以上的高温石墨化而成。特种石墨是用普通石墨或其他有机材料经热压和特殊工艺制成的。例如，玻璃碳由热固性树脂经特殊热处理制成;高温下碳氢化合物分解沉积形成的热解石墨;天然鳞片石墨经酸处理后经高温膨胀制成的柔性石墨，合成纤维制成的碳纤维和石墨纤维。