El hierro gris es la aleación de hierro fundido más utilizada. Cuando el hierro gris se rompe, puede revelar el color gris del que toma su nombre. Este color es el resultado de la presencia de grafito en la aleación. La presencia de grafito es el resultado de proporciones particulares de carbono y silicio en la aleación, lo que ayuda a facilitar la formación de lo que se conoce como microestructura grafítica. El hierro gris es una aleación relativamente económica que se usa ampliamente en la fundición de todo, desde bloques de motor hasta utensilios de cocina.
Para crear hierro gris, la aleación debe contener entre un 2.5 y un 4 por ciento de carbono y entre un 1 y un 3 por ciento de silicio. La presencia de carbono y silicio en estas proporciones permite que la aleación forme la microestructura grafítica por la que es conocida. El grafito es un alótropo de carbono cristalizado hexagonalmente, por lo que la presencia de carbono es necesaria para que se forme el grafito. Sin embargo, el silicio en la aleación es necesario para actuar como agente estabilizador del grafito. Una aleación con un contenido de silicio más bajo puede permitir que se formen carburos de hierro en lugar de grafito, especialmente si la aleación se enfría rápidamente, dando como resultado lo que se conoce como hierro blanco.
El hierro gris tiene menos resistencia a la tracción que el acero, aunque su resistencia a la compresión es similar. Es menos costoso de producir que el acero, lo que lo hace útil en aplicaciones donde la resistencia a la tracción no es de importancia crítica. Esto ha llevado a que el hierro gris sea la aleación de hierro fundido más utilizada.
La presencia de grafito en la aleación contribuye a que sea fácilmente mecanizable. Esto se debe a la naturaleza lubricante de las escamas de grafito presentes en la aleación. El grafito también puede contribuir a la resistencia al desgaste y al desgaste, mientras que la presencia de silicio puede contribuir a la resistencia a la corrosión.
Hay varios grados diferentes de hierro gris, cada uno de los cuales tiene una resistencia a la tracción y a la compresión diferente. En los Estados Unidos, estos grados se definen mediante números que corresponden a la cantidad de resistencia a la tracción que tiene el material. Por lo tanto, el hierro gris de grado 20 tendría que tener una resistencia mínima a la tracción de 20 kilo-libras por pulgada cuadrada (KSI), o 20,000 libras-fuerza por pulgada cuadrada (PSI) (aproximadamente 6,894 kilopascales). La resistencia a la compresión aumenta junto con la resistencia a la tracción, por lo que una aleación de mayor grado también tendrá una mayor resistencia a la compresión que una aleación de menor grado. Las aleaciones de mayor grado contienen menos carbono que las aleaciones de menor grado y también tienden a ser más frágiles.