Углерод может присутствовать в структуре железоуглеродистых сплавов в двух формах — в форме карбида железа-цементита или в форме свободного углерода-графита. Графит — главный признак обычного серого чугуна — распределяется в структуре либо в пластинчатой, либо в вермикулярной (червеобразной) форме, либо в глобулярной (шаровидной), либо в хлопьевидной форме. Величина, форма и распределение включений графита в очень сильной степени влияют на прочность чугуна. Гексогональная элементарная кристаллическая решетка графита определяет его слоистое строение и, как следствие, низкую пластичность, малую прочность и твердость. Чем больше в чугуне графита, тем грубее его пластинки, тем ниже механические свойства чугуна. Улучшить эти свойства серого чугуна можно повышением прочности металлической основы и изменением количества, формы и размеров графитных включений. Включения графита — это как бы пустоты соответствующей формы, уменьшающие эффективную площадь поперечного сечения металлической матрицы и являющиеся концентраторами напряжений. Коэффициент концентрации напряжений около включений графита пластинчатой формы составляет 4,0... 7,5, около включений шаровидной формы — 2,5...3,5. Вследствие этого в металлической основе детали при нагрузке возникают местные перенапряжения, приводящие к появлению микротрещин и вызывающие хрупкое разрушение.
Именно поэтому в чугуне с шаровидным графитом проявляются заметные пластические свойства в отличие от серых чугунов с пластинчатым графитом, у которых остаточное удлинение при растяжении составляет 0,2...0,75 % (для чугунов с перлитной металлической матрицей).