Железоуглеродистые сплавы, содержащие углерод от 2,14 до 6,67%, называются чугунами. Чугуны содержат также большее, по сравнению со сталями, количество кремния, марганца, серы и фосфора. Чугун обладает более низкими механическими свойствами, чем сталь. Однако, его хорошие технологические свойства (литейные, обрабатываемость резанием, износостойкость, антифрикционные свойства и т. д.) делают чугун пригодным для изготовления различных деталей машин.
Классификация чугуна осуществляется по следующим признакам:

1. По состоянию углерода - (свободный или связанный), серый, половинчатый (отбеленный) и белый чугун.
2. По форме включений графита – серый чугун с пластинчатым графитом (СЧ), чугун с вермикулярным (червеобразным) графитом (ЧВГ), высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧ), ковкий чугун с хлопьевидным графитом (КЧ).
3. По типу структуры металлической основы (матрицы) – ферритный, перлитный, бейнитный, мартенситный и аустенитный чугуны, а также чугуны со смешанной структурой: ферритно-перлитные, перлитно-карбидные.
4. По химическому составу – нелегированные чугуны (общего назначения) и легированные чугуны (специального назначения).

Таким образом, в соответствии с приведённой классификацией, в зависимости от состояния углерода в чугуне, различают два основных вида чугуна:

• белые (по цвету излома), или цементитные чугуны, в которых весь углерод находится в связанном состоянии (входит в состав карбида железа Fе₃С, называемого цементитом);
• графитизированные (серые по цвету излома) чугуны, в которых весь углерод или большая его часть находится в свободном состоянии – в виде графита. Различают серые, ковкие и высокопрочные графитизированные чугуны.

Белые чугуны в зависимости от содержания углерода и структуры делятся на доэвтектические, эвтектические и заэвтектические.
Доэвтектические чугуны содержат от 2,14 до 4,3% углерода и имеют структуру, состоящую из перлита и эвтектики - механической смеси перлита и цементита, называемой ледебуритом. Эвтектический чугун содержит 4,3% углерода и имеет структуру ледебурита. Заэвтектические чугуны содержат от 4,3 до 6,67% углерода и имеют структуру, состоящую из крупных кристаллитов цементита и участков ледебурита.
Белые чугуны имеют очень высокую твёрдость – НВ 7000 и более и весьма низкую пластичность. Вследствие большой хрупкости и плохой обрабатываемости режущим инструментом белые чугуны на практике применяются крайне редко (дробильные шары). Они обычно идут на переделку в сталь и для получения ковкого чугуна.
При повышенном содержании в чугуне элементов – C, Si, Al, Ni, Cu, а также химических соединений - SiO₂, СаО, Al₂O₃, AlN и при медленном охлаждении происходит выделение из жидкого сплава углерода в свободном состоянии, в виде графита. Этот процесс называется графитизацией, а способствующие ему элементы – графитизаторами. В графитизированных чугунах различают графитные (неметаллические) включения и металлическую основу, или матрицу (основную, металлическую часть чугуна).
Механические свойства графитизированных чугунов зависят, главным образом, от формы, размеров и характера распределения графитных включений, а также от структуры металлической основы. Вид и характер структуры определяется, в основном, химическим составом чугуна. Серый чугун (СЧ) – с пластинчатым графитом (рисунок 1,а) наиболее широко распространен в машиностроении. Отливки из серого чугуна составляют до 80% общего объёма чугунного литья. ГОСТ 1412-85 устанавливает девять основных марок серого чугуна – от СЧ10 до СЧ35, где буквы СЧ – означают «серый чугун», а числа означают предел прочности при растяжении (в кгс/мм₂). Металлическая основа (матрица) серого чугуна может быть перлитной, перлитно-ферритной и ферритной (таблица 1).
Ковкий чугун (КЧ) - с хлопьевидным графитом (рисунок 1,б) может также иметь перлитную, перлитно-ферритную и ферритную матрицу. ГОСТ 1215-79 устанавливает 11 марок ковкого чугуна (таблица 2). Первое число в марке после букв КЧ (ковкий чугун) обозначают предел прочности при растяжении σв (в кгс/мм²), а второе – относительное удлинение δ (в %). ГОСТ регламентирует также твёрдость НВ.
Высокопрочный чугун (ВЧ) – с шаровидным графитом (рисунок 1, в) может иметь перлитную, перлитно-ферритную и ферритную матрицу. ГОСТ 7293-85 устанавливает 8 марок высокопрочного чугуна и регламентирует их прочность (σв и σт), пластичность (δ) и твёрдость НВ (таблица 3). Чугун маркируется буквами ВЧ и двузначным числом, обозначающим предел прочности при растяжении (в кгс/мм²).

Рисунок 1 Схемы микроструктур чугуна после травления: а – перлитно-ферритный чугун с пластинчатым графитом; б – ковкий ферритный чугун с хлопьевидным графитом; в – высокопрочный перлитно-ферритный чугун с шаровидным графитом

Таблица 1-Механические свойства и рекомендуемый химический состав серого чугуна по ГОСТ 1412-85

Таблица 2-Механические свойства и рекомендуемый химический состав ковкого чугуна по ГОСТ 1215-79

Таблица 3-Механические свойства и рекомендуемый химический состав высокопрочного чугуна по ГОСТ 1215-79

* - В бейнитных чугунах содержание углерода ГОСТ не предусматривает.