石墨的化學成分為單質碳(C)。自然界純石墨少見，常含有多種雜質，如SiO、AlO、FeO、MgO、CaO、PO、CuO和H2O、瀝青及粘土等,雜質多時可達10%~20%。石墨晶體結構為層狀結構，層內極堅固的結合、層間巨大的間距及弱鍵構成了石墨結構杰出的特色，導致了石墨的片狀形狀和極徹底解理、低硬度(1~2，但垂直解理為3~5)、光滑、可塑、低密度(2.1~2.3g/cm3);晶格和金特點使石墨呈金屬色(鐵黑-鋼灰)，具有金屬光澤、不透明、良導電性和導熱性；成分和堅強的結構層使石墨具有化學穩定性和耐高溫性等。
      工業上首要依據石墨的結晶程度將其分為兩類：一類為晶質石墨，呈鱗片狀或塊狀，晶體大于0.001mm(1μm)，一般可用肉眼或顯微鏡辨識其晶形；另一類為隱晶質石墨，晶體細小，顯微鏡下難以辨識其晶形，又稱不定形石墨或土狀石墨。
    石墨粉是中性耐火填料，對金屬激冷才能高，不被金屬或金屬氧化物所潮濕，不與金屬液產生化學反應，耐火度高，如天然鱗片石墨熔點高達3000℃以上，一般工業用石墨熔點約2100℃。
    石墨的耐火功能極佳，而且不為液態金屬所潮濕，這兩大特色是其他任何資料所不能比較的。此外，石墨熱導率高、熱容量大、熱膨脹系數十分低，石墨粉的密度較低，簡單在水中懸浮，再加上來歷豐厚、價格低廉，故石墨粉是砂型鑄鐵件生產中最常用的耐火填料，砂型和金屬型鑄銅、鑄鋁件生產中也常用它。石墨粉一般不適用于鑄鋼，這主要是因為石墨會使鑄鋼滲碳的原因。
    石墨最大的缺點是黑而細膩，沾在皮膚及衣物上以后不易洗凈，揚起的粉塵污染操作環境。近年來，對無石墨的淺色涂料的研究受到了遍及注重，但迄今仍未找到令人清意的石墨代用資料。
    作為涂料的骨料，石墨粉還有兩個一般未被注重的缺點：其一是耐火度太高、難I燒結，無論參加何種輔助資料，都不能使涂料層的高溫強度明顯提高，涂料易于脫落造成鑄件缺點；其二是易吸收輻射熱而且熱導率又高，有時會促進夾砂缺點的構成。
    碳質類耐火粉料還包含廢石墨電極與廢石墨坩堝碾碎成的顆粒，以及沖天爐打爐后燒掉的焦炭碾碎成的顆粒。這類資料價格低廉，可部分取代石墨粉作涂料耐火粉料使用。