Ο γκρίζος σίδηρος είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο κράμα χυτοσιδήρου. Όταν ο γκρίζος σίδηρος σπάσει, μπορεί να αποκαλύψει το γκρι χρώμα από το οποίο πήρε το όνομά του. Αυτό το χρώμα είναι αποτέλεσμα της παρουσίας γραφίτη στο κράμα. Η παρουσία γραφίτη είναι το αποτέλεσμα ιδιαίτερων αναλογιών άνθρακα και πυριτίου στο κράμα, το οποίο βοηθά στη διευκόλυνση του σχηματισμού αυτού που είναι γνωστό ως γραφιτική μικροδομή. Ο γκρίζος σίδηρος είναι ένα σχετικά φθηνό κράμα που χρησιμοποιείται ευρέως στη χύτευση όλων, από μπλοκ κινητήρα έως μαγειρικά σκεύη.
Για να δημιουργηθεί γκρίζος σίδηρος, το κράμα πρέπει να περιέχει περίπου 2.5 τοις εκατό έως 4 τοις εκατό άνθρακα και 1 τοις εκατό έως 3 τοις εκατό πυρίτιο. Η παρουσία άνθρακα και πυριτίου σε αυτές τις αναλογίες επιτρέπει στο κράμα να σχηματίσει τη γραφιτική μικροδομή για την οποία είναι γνωστό. Ο γραφίτης είναι ένα εξαγωνικά κρυσταλλωμένο αλλότροπο άνθρακα, επομένως η παρουσία άνθρακα είναι απαραίτητη για να σχηματιστεί καθόλου ο γραφίτης. Ωστόσο, το πυρίτιο στο κράμα είναι απαραίτητο για να λειτουργεί ως σταθεροποιητικός παράγοντας γραφίτη. Ένα κράμα με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε πυρίτιο μπορεί να επιτρέψει να σχηματιστούν καρβίδια σιδήρου αντί για γραφίτη, ειδικά εάν το κράμα ψύχεται γρήγορα, με αποτέλεσμα αυτό που είναι γνωστό ως λευκός σίδηρος.
Ο γκρίζος σίδηρος έχει μικρότερη αντοχή σε εφελκυσμό από τον χάλυβα, αν και η αντοχή του στη θλίψη είναι παρόμοια. Είναι λιγότερο ακριβό στην παραγωγή του από τον χάλυβα, γεγονός που το καθιστά χρήσιμο σε εφαρμογές όπου η αντοχή σε εφελκυσμό δεν είναι κρίσιμης σημασίας. Αυτό οδήγησε στο ότι ο γκρίζος σίδηρος είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο κράμα χυτοσιδήρου.
Η παρουσία γραφίτη στο κράμα συμβάλλει στο να είναι εύκολα κατεργάσιμο. Αυτό οφείλεται στη λιπαντική φύση των νιφάδων γραφίτη που υπάρχουν στο κράμα. Ο γραφίτης μπορεί επίσης να βοηθήσει στην αντίσταση στη φθορά και τη φθορά, ενώ η παρουσία πυριτίου μπορεί να βοηθήσει στην αντοχή στη διάβρωση.
Υπάρχουν πολλές διαφορετικές ποιότητες γκρίζου σιδήρου, καθένα από τα οποία έχει διαφορετική αντοχή σε εφελκυσμό και θλίψη. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, αυτοί οι βαθμοί ορίζονται με αριθμούς που αντιστοιχούν στην ποσότητα της αντοχής σε εφελκυσμό του υλικού. Έτσι, ο γκρίζος σίδηρος βαθμού 20 θα έπρεπε να έχει ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού 20 κιλών ανά τετραγωνική ίντσα (KSI) ή 20,000 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (PSI) (περίπου 6,894 κιλοπασκάλ). Η αντοχή σε θλίψη αυξάνεται μαζί με την αντοχή σε εφελκυσμό, επομένως ένα κράμα υψηλότερης ποιότητας θα έχει επίσης υψηλότερη αντοχή σε θλίψη από ένα κράμα χαμηλότερης ποιότητας. Τα κράματα υψηλότερης ποιότητας περιέχουν λιγότερο άνθρακα από τα κράματα χαμηλότερης ποιότητας και τείνουν επίσης να είναι πιο εύθραυστα.