Una característica distintiva del hierro gris es que el carbono se encuentra generalmente como grafito, adoptando formas irregulares descritas como «escamas». Este grafito es el que da la tonalidad gris a las zonas de ruptura de las piezas fabricadas con este material. Las propiedades físicas y en particular, las mecánicas varían dentro de amplios intervalos, respondiendo a factores tales como composición química, velocidad de enfriamiento después de su colada, tamaño y grosor de las piezas, práctica de colada, tratamiento térmico y parámetros microestructural, tales como; la naturaleza de la matriz, forma y tamaño de las escamas del grafito.
Un caso particular es el del grafito esferoidal, que comenzó a utilizarse en los años cincuenta; Posteriormente ha desplazado otros tipos de hierro maleable y gris. Entre los primeros usos de este material se encontraban en Europa Occidental en 1313, específicamente en la fabricación de cañones, y presumiblemente al mismo tiempo, también se utilizaron en la construcción de tuberías. Se registran investigaciones realizadas en 1455 para la primera tubería de hierro fundido que fue instalada en Alemania en el Castillo de Dillenberg. El proceso de fabricación de los tubos de hierro fundido ha sufrido profundas modificaciones, pasando del antiguo método de fundición al proceso moderno mediante centrifugación.
La composición típica para obtener una microestructura de grafito es de 2,5 a 4% de carbono y 1 a 3% de silicio. El silicio juega un papel importante en la diferenciación de la fundición gris a la fundición blanca; Esto se debe a que el silicio es un estabilizador de grafito. Esto significa que ayuda a precipitar grafito a partir de carburos de hierro. Otro factor importante que ayuda a la formación de grafito, es la velocidad de solidificación del yeso: una velocidad lenta tenderá a producir más grafito y una matriz ferrítica; mientras que una velocidad moderada tenderá a producir una matriz de perlita más alta. Con el fin de conseguir una matriz ferrítica al 100%, la masa fundida debe someterse a un tratamiento térmico de recocido. Un enfriamiento rápido suprimirá parcial o totalmente la formación de grafito y en su lugar dará lugar a la formación de cementita, que se conoce como molde blanco.
