铸铁属于铁基高碳多元合金，其常存元素，除铁以外，一般含w(C)为2％～4％、w(S1)为1％～3％以及锰、磷、硫。碳在铸铁中通常以三种状态存在：形成石墨晶体单独存在；与铁形成二元或多元化合物以化合状态存在；溶入aFc或YFe中以固溶状态存在。

由于化学成分和结晶条件不同，铸铁液固相变有二重性，凝固后产生不同的高碳相，即渗碳体或石墨。渗碳体组织在高温下不稳定，发生分解，分解出来的碳，大部分转变为石墨晶体，因而渗碳体属于可分解的亚稳定相，石墨晶体则称为稳定相。不同的高碳相赋予铸铁以截然不同的性能。高碳相为渗碳体的铸铁断面呈银白色，硬而脆，称为白口铸铁。高碳相为石墨的铸铁断面呈灰黑色，硬度低，称为灰口铸铁。铸铁组织中高碳相类型、形态、数量、分布状态都影响铸铁性能。

铸铁组织的形成经历两个阶段。阶段为凝固过程，形成凝固组织；第二阶段为固态相变过程，由凝固组织转变为室温组织。