Чугуны представляют собой же­лезоуглеродистые сплавы, в кото­рых содержание углерода превышает 1,7%. Чугуны, применяемые в про­мышленности и строительстве, имеют следующие примеси: 2,0…4,0% угле­рода; 0,5…1,6% марганца; 0,5…4% кремния; 0,02…0,2% серы и 0,02…0,2% фосфора. Специальные чугуны имеют также легирующие примеси: никель, хром, медь, титан, алюминий. Углерод в чугуне может нахо­диться в виде карбида железа Fe₃C (первичный и вторичный це­ментит). Такой чугун, называемый «белым чугуном» обладает повы­шенной твердостью и плохо поддается механической обработке. В сером чугуне углерод находится в сво­бодном состоянии в виде прослоек графита и только частично может быть в виде вторичных карбидов (перлит). Кремний способствует графитизации чугуна и увеличению раз­меров графитовых включений. Марганец при содержании в чугуне до 0,7% слабо способствует графитизации, а при содержании свыше 1 % пре­пятствует распаду карбида железа. Сера является вредной примесью: она повышает густотекучесть чугуна, ухудшает литейные качества и дает соединение Fe₃C, способствующее образованию трещин при сварке. Сера препятствует распаду карбида железа и выделению свободного углерода. Фосфор является слабым графитизатором; он улучшает литейные качества чугуна, повышая жидкотекучесть. Из легирующих примесей сильным графитизатором является алюминий. Выделению графита спо­собствуют также никель, кобальт, медь, титан. Хром, ванадий и молиб­ден, препятствуя распаду карбида же­леза, действуют как размельчители зерна. Большое применение получили мо­дифицированные и высокопрочные чугуны, имеющие ферритную или перлит­ную основу или их сочетание. Эти чугуны обладают высокими механи­ческими свойствами и применяют­ся при изготовлении ответственных деталей машин. Их высокие механические свойства обусловлены тем, что вместо вытянутых пласти­нок и прожилок графита, нарушающих целостность металлической основы (как в сером чугуне), графит в высокопрочном чугуне имеет гло­булярную форму, обеспечивающую наибольшую сплошность металличе­ской основы. Основные трудности, возника­ющие при сварке чугунов, обуслов­лены их физико-механическими свой­ствами:

• быстрое охлаждение жидкого ме­талла в зоне сварки, а также выго­рание кремния из расплава шва способствует местному «отбеливанию» металла шва и околошовной зоны, т. е. способствуют переходу графита в хи­мическое соединение с железом — це­ментит, плохо поддающийся механи­ческой обработке;
• отсутствие периода пластического состояния и высокая хрупкость при­водят вследствие неравномерного нагрева и охлаждения, а также не­равномерной усадки металла к по­явлению больших внутренних напря­жений и трещин как в самом сварном шве, так и в околошовной зоне;
• низкая температура плавления, непосредственный переход чугуна из твердой фазы в жидкую, и наоборот, затрудняют выход газов из металла шва, и шов получается пористым;
• высокая жидкотекучесть чугуна не позволяет производить сварку не только в вертикальном, но и в наклонном положении шва.