Grafit jest odmianą alotropową węgla pierwiastkowego, w której każdy atom węgla jest otoczony trzema innymi atomami węgla (ułożonymi w plaster miodu z wieloma sześciokątami), które są kowalencyjnie związane, tworząc cząsteczki kowalencyjne.

Grafit ze względu na swoją specjalną strukturę posiada następujące szczególne właściwości:

1) Odporność na wysoką temperaturę: Temperatura topnienia grafitu wynosi 3850 ± 50 ℃, a temperatura wrzenia 4250 ℃.Nawet po spaleniu łukiem o bardzo wysokiej temperaturze utrata masy jest bardzo mała, a współczynnik rozszerzalności cieplnej jest również bardzo mały.Wytrzymałość grafitu wzrasta wraz z temperaturą, a przy 2000 ℃ wytrzymałość grafitu podwaja się.

2) Przewodność i przewodność cieplna: Przewodność grafitu jest sto razy wyższa niż w przypadku innych minerałów niemetalicznych.Przewodność cieplna przewyższa materiały metalowe, takie jak stal, żelazo i ołów.Przewodność cieplna maleje wraz ze wzrostem temperatury i nawet w ekstremalnie wysokich temperaturach grafit staje się izolatorem.Grafit może przewodzić prąd, ponieważ każdy atom węgla w graficie tworzy tylko trzy wiązania kowalencyjne z innymi atomami węgla, a każdy atom węgla nadal zatrzymuje jeden wolny elektron do przenoszenia ładunków.

3) Smarowność: Skuteczność smarowania grafitu zależy od wielkości płatków grafitu.Im większe płatki, tym mniejszy współczynnik tarcia i lepsza skuteczność smarowania.

4) Stabilność chemiczna: Grafit ma dobrą stabilność chemiczną w temperaturze pokojowej i może wytrzymać korozję kwasową, zasadową i rozpuszczalnikami organicznymi.

5) Plastyczność: Grafit ma dobrą wytrzymałość i można go zmielić na bardzo cienkie arkusze.

6) Odporność na szok termiczny: Grafit może wytrzymać drastyczne zmiany temperatury bez uszkodzeń, gdy jest używany w temperaturze pokojowej.Kiedy temperatura nagle się zmienia, objętość grafitu nie zmienia się zbytnio i nie pęka.

Stosowanie:
1. Stosowany jako materiał ogniotrwały: Grafit i jego produkty mają właściwości odporności na wysoką temperaturę i wysoką wytrzymałość.Stosowane są głównie w przemyśle metalurgicznym do produkcji tygli grafitowych.W hutnictwie grafit jest powszechnie stosowany jako środek ochronny wlewków stalowych i jako wyściółka pieców hutniczych.

2. Jako materiał przewodzący: stosowany w przemyśle elektrycznym do produkcji elektrod, szczotek, prętów węglowych, rur węglowych, elektrod dodatnich do prostowników rtęciowych, uszczelek grafitowych, części telefonicznych, powłok do lamp telewizyjnych itp.

3. Jako odporny na zużycie materiał smarujący: Grafit jest często stosowany jako środek smarny w przemyśle mechanicznym.Olej smarowy często nie może być stosowany w warunkach dużych prędkości, wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia, natomiast grafitowe materiały odporne na zużycie mogą pracować bez oleju smarowego przy dużych prędkościach poślizgu w temperaturach 200-2000 ℃.Wiele urządzeń transportujących media korozyjne powszechnie wykorzystuje materiały grafitowe do produkcji panewek tłoków, pierścieni uszczelniających i łożysk, które nie wymagają dodatku oleju smarowego podczas pracy.Emulsja grafitowa jest również dobrym środkiem smarnym w wielu procesach obróbki metali (ciągnienie drutu, ciągnienie rur).
4. Grafit ma dobrą stabilność chemiczną.Specjalnie przetworzony grafit, charakteryzujący się takimi właściwościami jak odporność na korozję, dobre przewodnictwo cieplne i niska przepuszczalność, jest szeroko stosowany w produkcji wymienników ciepła, zbiorników reakcyjnych, skraplaczy, wież spalania, wież absorpcyjnych, chłodnic, grzejników, filtrów i sprzętu pompowego.Szeroko stosowany w sektorach przemysłowych, takich jak petrochemia, hydrometalurgia, produkcja kwasów i zasad, włókna syntetyczne i papiernictwo, może zaoszczędzić dużą ilość materiałów metalowych.

Odmiany nieprzepuszczalnego grafitu różnią się odpornością na korozję ze względu na różne zawarte w nim żywice.Impregnaty na bazie żywicy fenolowej są odporne na kwasy, ale nie na zasady;Impregnaty na bazie żywicy alkoholu furfurylowego są odporne na działanie kwasów i zasad.Odporność cieplna różnych odmian również jest różna: węgiel i grafit wytrzymują 2000-3000 ℃ w atmosferze redukującej i zaczynają się utleniać odpowiednio w 350 ℃ i 400 ℃ w atmosferze utleniającej;Odmiana nieprzepuszczalnego grafitu różni się w zależności od środka impregnującego i ogólnie jest on odporny na ciepło do poniżej 180 ℃ poprzez impregnację alkoholem fenolowym lub furfurylowym.

5. Stosowany do odlewania, toczenia piasku, formowania i wysokotemperaturowych materiałów metalurgicznych: Ze względu na mały współczynnik rozszerzalności cieplnej grafitu i jego zdolność do wytrzymywania zmian związanych z szybkim chłodzeniem i ogrzewaniem, może być stosowany jako forma do wyrobów szklanych.Po zastosowaniu grafitu z czarnego metalu można uzyskać odlewy o dokładnych wymiarach, gładkiej powierzchni i dużej wydajności.Można go stosować bez obróbki lub lekkiej obróbki, oszczędzając w ten sposób dużą ilość metalu.W procesach metalurgii proszków, takich jak produkcja twardych stopów, zwykle wykorzystuje się materiały grafitowe do produkcji łodzi ceramicznych do prasowania i spiekania.Tygiel do wzrostu kryształów, regionalny pojemnik do rafinacji, wspornik, nagrzewnica indukcyjna itp. z monokrystalicznego krzemu są przetwarzane z grafitu o wysokiej czystości.Ponadto grafit może być również stosowany jako grafitowa płyta izolacyjna i podstawa do wytapiania próżniowego, a także elementy takie jak rury, pręty, płyty i siatki pieców odporne na wysoką temperaturę.

6. Stosowany w przemyśle energii atomowej i przemyśle obrony narodowej: Grafit ma doskonałe moderatory neutronów stosowane w reaktorach atomowych, a reaktory uranowo-grafitowe są szeroko stosowanym rodzajem reaktorów atomowych.Materiał spowalniający stosowany w reaktorach atomowych do zasilania powinien mieć wysoką temperaturę topnienia, stabilność i odporność na korozję, a grafit może w pełni spełniać powyższe wymagania.Wymagania dotyczące czystości grafitu stosowanego w reaktorach atomowych są bardzo wysokie, a zawartość zanieczyszczeń nie powinna przekraczać kilkudziesięciu PPM.W szczególności zawartość boru powinna być mniejsza niż 0,5 ppm.W przemyśle obronnym państwa grafit wykorzystuje się także do produkcji dysz rakiet na paliwo stałe, stożków czołowych rakiet, podzespołów sprzętu nawigacji kosmicznej, materiałów izolacyjnych i przeciwradiacyjnych.

7. Grafit może również zapobiegać osadzaniu się kamienia w kotle.Odpowiednie badania jednostkowe wykazały, że dodanie do wody określonej ilości proszku grafitowego (około 4-5 gramów na tonę wody) może zapobiec osadzaniu się kamienia na powierzchni kotła.Ponadto powłoka grafitowa na metalowych kominach, dachach, mostach i rurociągach może zapobiegać korozji i rdzy.

Grafit może być stosowany jako grafit ołówkowy, pigment i środek polerujący.Po specjalnej obróbce grafit może być używany do produkcji różnych specjalnych materiałów dla odpowiednich sektorów przemysłu.