La ghisa grigia è la lega di ghisa più comunemente usata. Quando il ferro grigio viene spezzato, può rivelare il colore grigio da cui prende il nome. Questo colore è il risultato della presenza di grafite nella lega. La presenza di grafite è il risultato di particolari rapporti di carbonio e silicio nella lega, che contribuisce a facilitare la formazione di quella che è nota come microstruttura grafitica. La ghisa grigia è una lega relativamente economica ampiamente utilizzata nella fusione di qualsiasi cosa, dai blocchi motore alle pentole.
Per creare il ferro grigio, la lega deve contenere dal 2.5% al 4% di carbonio e dall’1% al 3% di silicio. La presenza di carbonio e silicio in questi rapporti permette alla lega di formare la microstruttura grafitica per la quale è nota. La grafite è un allotropo di carbonio cristallizzato esagonale, quindi la presenza di carbonio è necessaria per la formazione della grafite. Tuttavia, il silicio nella lega è necessario per agire come agente stabilizzante della grafite. Una lega con un contenuto di silicio inferiore può consentire la formazione di carburi di ferro anziché grafite, soprattutto se la lega viene raffreddata rapidamente, determinando invece ciò che è noto come ferro bianco.
La ghisa grigia ha una resistenza alla trazione inferiore rispetto all’acciaio, sebbene la sua resistenza alla compressione sia simile. È meno costoso da produrre rispetto all’acciaio, il che lo rende utile in applicazioni in cui la resistenza alla trazione non è di fondamentale importanza. Ciò ha portato al fatto che la ghisa grigia è la lega di ghisa più comunemente usata.
La presenza di grafite nella lega contribuisce a renderla facilmente lavorabile. Ciò è dovuto alla natura lubrificante delle scaglie di grafite presenti nella lega. La grafite può anche aiutare nella resistenza all’usura e all’usura, mentre la presenza di silicio può aiutare nella resistenza alla corrosione.
Esistono diversi gradi di ghisa grigia, ognuno dei quali ha una diversa resistenza alla trazione e alla compressione. Negli Stati Uniti, questi gradi sono definiti da numeri che corrispondono alla quantità di resistenza alla trazione del materiale. Pertanto, la ghisa grigia di grado 20 dovrebbe avere una resistenza alla trazione minima di 20 chilo libbre per pollice quadrato (KSI) o 20,000 libbre per pollice quadrato (PSI) (circa 6,894 chilopascal). La resistenza alla compressione aumenta insieme alla resistenza alla trazione, quindi una lega di qualità superiore avrà anche una resistenza alla compressione maggiore rispetto a una lega di qualità inferiore. Le leghe di qualità superiore contengono meno carbonio rispetto alle leghe di qualità inferiore e tendono anche ad essere più fragili.