Żeliwa są to stopy żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, o zawartości węgla zazwyczaj w zakresie 2-5%, przeznaczone na odlewy. Ze względu na skład chemiczny żeliwa dzieli się na niestopowe i stopowe. Żeliwa stopowe mają celowo wprowadzone dodatki stopowe: Ni, Cr, Si i inne dla nadania specjalnych właściwości (odporności na korozję, ścieranie lub żaroodporność).
Żeliwo charakteryzuje się skomplikowanym układem krystalizacji. Przy powolnym krzepnięciu oraz dużej zawartości węgla i krzemu (C+Si>4,5%) żeliwo krystalizuje w układzie stabilnym i węgiel wydziela się głównie w postaci grafitu. W innych warunkach chłodzenia żeliwo krzepnie w układzie metastabilnym i węgiel wydziela się w postaci cementytu. W pierwszym wypadku mamy do czynienia z żeliwem szarym, sferoidalnym i ciągliwym, w drugim - z żeliwem białym. Istnieje jeszcze żeliwo połowiczne, w którym część węgla wydziela się w postaci grafitu, a część w postaci cementytu.
W technicznych stopach żeliwa z węglem istotny wpływ na przebieg grafityzacji wywierają domieszki: Si, Mn, S. Do składników sprzyjających grafityzacji należy krzem, który wprowadza się w ilościach 0,3-5%. Warto zauważyć, że im więcej jest węgla i krzemu w żeliwie, tym więcej będzie w strukturze grafitu, a mniej cementytu. Inny wpływ niż krzem wykazują mangan i siarka, które przeciwdziałają grafityzacji, przyczyniając się do zabielenia żeliwa. Zawartość Mn wynosi 0,5-0,7%. Wpływ siarki zależy od ilości manganu i przy małej zawartości Mn jej działanie zabielające jest silniejsze. Siarka zmniejsza też rzadkopłynność żeliwa, a tym samym pogarsza jego własności odlewnicze. Fosfor w małym stopniu wpływa na grafityzację, ale polepsza on twardość i odporność na ścieranie. Jego zawartość zmienia się w granicach 0,2-1% i powinna być większa w odlewach cienkościennych. Istotnym czynnikiem wpływającym na grafityzację jest też szybkość chłodzenia żeliwa po odlaniu do formy. Podczas szybkiego chłodzenia występuje duża skłonność do zabielania, podczas gdy to samo żeliwo chłodzone wolniej może być szare. Miarą szybkości chłodzenia jest grubość ścianki odlewu - im jest ona większa tym wolniejsze jest studzenie. Żeliwo białe zawdzięcza swą nazwę matowobiałej barwie przełomu. Struktura żeliwa białego uzależniona jest od zawartości węgla. Zastosowanie żeliw białych ogranicza się do budowy elementów konstrukcyjnych. Ze względu na dużą zawartość cementytu są materiałem kruchym i twardym. Właściwości odlewnicze są również złe, toteż są one jedynie materiałem wyjściowym do wytwarzania żeliwa ciągłego. Żeliwo białe wykorzystywane jest w urządzeniach wymagających powierzchniowej odporności na ścieranie (walce hutnicze, bębny młynów). Żeliwa z grafitem mają w przełomie barwę szarą wskutek obecności wolnego węgla (grafitu). W żeliwach tych rozróżnia się następujące składniki strukturalne: osnowę metaliczną, grafit, fazy zawierające fosfor i siarkę. W zależności od osnowy metalicznej żeliwa dzieli się na:
-ferrytyczne, których osnowę metaliczną stanowi ferryt, a prawie cały węgiel zawarty w stopie jest pod postacią grafitu,
-ferrytyczno-perlityczne, których struktura składa się z ferrytu i perlitu oraz wydzieleń grafitu,
-perlityczne o najwyższych własnościach wytrzymałościowych, których strukturę tworzy perlit z wydzieleniami grafitu.
Żeliwa szare zawierają grafit w postaci płatkowej w osnowie metalicznej ferrytycznej, ferrytyczno-perlitycznej lub perlitycznej. Podwyższenie własności wytrzymałościowych żeliwa szarego można uzyskać przed dodanie specjalnych modyfikatorów (żelazokrzemu lub wapniokrzemu w ilości 0,1-0,5%). Żeliwa szare stanowią 85% produkcji odlewów ze stopów żelaza. Wszystko to za sprawą: korzystnych własności odlewniczych, dobrego tłumienia wibracji i drgań, dobrej skrawalności dzięki obecności grafitu, małą wrażliwość na działanie karbu, dużą odporność na ścieranie.
Żeliwo sferoidalne - produktem wyjściowym do wytworzenia tego żeliwa jest żeliwo o składzie odpowiadającym żeliwu szaremu, z tym że musi być ono dobrze odsiarczone, aby zmniejszyć zużycie modyfikatora na reakcję z siarką.