A、金刚石是自然界中最硬的物质之一，石墨是最软的矿物之一，所以是不同物质，故A错；B、三者都是由碳元素组成的单质，化学性质相似，但是金刚石是自然界中最硬的物质之一，石墨是最软的矿物之一，所以物理性质不同，故B错；C、同素异形体是指由同种元素组成的不同单质，金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，所以属于同素异形体，故C正确；D、它们的碳原子的排列方式不同，结构不同，物理性质也不同，故D错．故选C．
