Fonta cenușie este cel mai des folosit aliaj de fontă. Când fierul cenușiu este spart, poate dezvălui culoarea gri de la care își ia numele. Această culoare este rezultatul prezenței grafitului în aliaj. Prezența grafitului este rezultatul unor proporții speciale de carbon și siliciu din aliaj, care ajută la facilitarea formării a ceea ce este cunoscut sub numele de microstructură grafitică. Fierul cenușiu este un aliaj relativ ieftin, care este utilizat pe scară largă în turnarea tuturor, de la blocuri de motor până la vase de gătit.
Pentru a crea fier gri, aliajul trebuie să conțină aproximativ 2.5% până la 4% carbon și 1% până la 3% siliciu. Prezența carbonului și a siliciului în aceste rapoarte permite aliajului să formeze microstructura grafitică pentru care este cunoscut. Grafitul este un alotrop al carbonului cristalizat hexagonal, deci prezența carbonului este necesară pentru ca grafitul să se formeze. Cu toate acestea, siliciul din aliaj este necesar pentru a acționa ca agent de stabilizare a grafitului. Un aliaj cu un conținut mai mic de siliciu poate permite formarea carburilor de fier mai degrabă decât a grafitului, mai ales dacă aliajul este răcit rapid, rezultând în schimb ceea ce este cunoscut sub numele de fier alb.
Fierul cenușiu are o rezistență la tracțiune mai mică decât oțelul, deși rezistența sa la compresiune este similară. Este mai puțin costisitor de produs decât oțelul, ceea ce îl face util în aplicații în care rezistența la tracțiune nu este extrem de importantă. Acest lucru a făcut ca fierul cenușiu să fie cel mai des utilizat aliaj de fontă.
Prezența grafitului în aliaj contribuie la ca acesta să fie ușor de prelucrat. Acest lucru se datorează naturii lubrifiante a fulgilor de grafit prezenți în aliaj. Grafitul poate ajuta, de asemenea, la rezistența la uzură și uzură, în timp ce prezența siliciului poate ajuta la rezistența la coroziune.
Există mai multe grade diferite de fier gri, fiecare dintre ele având o rezistență diferită la tracțiune și compresiune. În Statele Unite, aceste grade sunt definite prin numere care corespund cantității de rezistență la tracțiune pe care o are materialul. Astfel, fierul cenușiu de gradul 20 ar trebui să aibă o rezistență minimă la tracțiune de 20 kilo-lire pe inch pătrat (KSI) sau 20,000 livre-forță pe inch pătrat (PSI) (aproximativ 6,894 kilopascali). Rezistența la compresiune crește odată cu rezistența la tracțiune, astfel încât un aliaj de calitate superioară va avea și o rezistență la compresiune mai mare decât un aliaj de calitate inferioară. Aliajele de calitate superioară conțin mai puțin carbon decât aliajele de calitate inferioară și, de asemenea, tind să fie mai fragile.