اگرچه هر دو فولاد و چدن حاوی درصدی از کربن در ترکیبات شیمیایی خود هستند و به نظر می رسد مشابه هستند ، اما تفاوت های قابل توجهی بین این دو فلز وجود دارد. فولاد دارای کمتر از 2 درصد کربن است که محصول نهایی را قادر می سازد تا در یک ساختار ریز کریستالی منسجم شود. میزان کربن بالاتر چدن به این معناست که به عنوان یک آلیاژ ناهمگن جامد می شود و بنابراین دارای بیش از یک ساختار میکرو کریستالی در مواد است. این ترکیب کربن بالا و وجود سیلیکون است که به چدن قابلیت ریخته گری عالی می دهد. انواع مختلف چدن با استفاده از تکنیک های مختلف عملیات حرارتی و فرآوری از جمله آهن خاکستری ، آهن سفید ، آهن چکش خوار ، چدن شکل پذیر و آهن گرافیت فشرده تولید می شود.
چدن حاوی 2 تا 4 درصد کربن و سایر آلیاژها و 1 تا 3 درصد سیلیکون است که عملکرد ریخته گری فلز مذاب را بهبود می بخشد. مقادیر کمی منگنز و برخی ناخالصی ها مانند گوگرد و فسفر نیز ممکن است وجود داشته باشد. تفاوت بین آهن فرفورژه و چدن را می توان در جزئیات ساختار شیمیایی و خواص فیزیکی یافت. چدن به جز چدن های چکش خوار ، ساختاری ترد و شکننده دارد. با نقطه ذوب نسبتاً پایین ، سیالیت خوب ، قابلیت ریخته گری ، ماشینکاری عالی ، مقاومت در برابر تغییر شکل و مقاومت در برابر سایش یکی از آلیاژ های فلزی آهن می باشد که در تولید بسیاری از قطعات صنعتی بکار گرفته می شود و بالاخص در مواردی که نیاز به مقاومت فشاری باشد کاربری عمده ای دارد. از جمله قابلیت های مناسب چدن قابلیت جوشکاری آن با بکارگیری الکترود چدن و به روش جوشکاری قوس الکتریک می باشد.
چدن در گرید های مختلفی تولید می شود که هر یک دارای ترکیبات شیمیایی خاصی بوده و با مشخصات مکانیکی ویژه ای بکار گرفته می شوند. از پر کاربرد ترین گرید های چدن چدن خاکستری می باشد. چدن خاکستری با شکل دانه های جدا از مولکول های گرافیت بصورت برامده و فرورفته در فلز مشخص می شود. هنگامی که فلز شکسته می شود ، شکستگی در امتداد پوسته های گرافیت رخ می دهد ، که رنگ خاکستری را بر روی سطح فلز شکسته نشان می دهد. کنترل اندازه و ساختار ماتریس پوسته های گرافیتی در طول تولید با تنظیم سرعت و ترکیب خنک کننده امکان پذیر است ( هر چه پروسه خنک کاری کند تر اتفاق بیافتد بلور ها زمان بیشتری برای شکل گیری داشته و چدن مقاوم تر می شود). چدن خاکستری مانند سایر انواع چدن شکل پذیر یا چکش خوار نیست و استحکام کششی آن نیز کمتر است. با این حال ، قابلیت انتقال حرارت بالا و سطح میرایی ارتعاش بالاتری دارد. دارای ظرفیت میرایی 20 تا 25 برابر بیشتر از فولاد و برتر از همه چدن های دیگر است. ماشینکاری چدن خاکستری نیز نسبت به سایر چدن ها راحت تر است و ویژگی های مقاومت در برابر سایش آن را به یکی از محصولات چدنی با بالاترین حجم تبدیل می کند.
در ساختار چدن سفید با محتوای کربن مناسب و سرعت خنک کننده بالا ، اتم های کربن با آهن ترکیب شده و کاربید آهن را تشکیل می دهند. این بدان معناست که در مواد جامد مولکولهای گرافیت آزاد با درصد کمی وجود دارد. هنگامی که چدن سفید بریده می شود ، صورت شکسته به دلیل عدم وجود گرافیت سفید دیده می شود. ساختار میکرو کریستالی سیمانیت سخت و شکننده با مقاومت فشاری بالا و مقاومت در برابر سایش از مشخصات چدن سفید می باشد. در برخی از کاربردهای تخصصی ، مطلوب است که روی سطح محصول چدن سفید وجود داشته باشد. این را می توان با استفاده از یک رسانای خوب گرما برای ساختن بخشی از قالب به دست آورد. این امر به سرعت گرمای فلز مذاب را از آن ناحیه خاص خارج می کند ، در حالی که بقیه ریخته گری با سرعت کمتری سرد می شود. یکی از محبوب ترین عیارهای چدن سفید ، آهن سخت Ni-Hard است. افزودن آلیاژهای کروم و نیکل به این محصول خواص عالی برای کاربردهای سایشی کم می دهد.
چدن شکل پذیر یا آهن ندولار ، از طریق افزودن منیزیم به آلیاژ ، خواص ویژه خود را بدست می آورد. وجود منیزیم باعث می شود که گرافیت بر خلاف پوسته های چدن خاکستری به شکل کروی شکل گیرد. کنترل ترکیب در فرایند تولید بسیار مهم است. مقدار کمی ناخالصی مانند گوگرد و اکسیژن با منیزیم واکنش داده و بر شکل مولکول های گرافیت تأثیر می گذارد. درجات مختلف چدن شکل پذیر با دستکاری ساختار ریزکریستالی اطراف گرافیت کروی شکل می گیرد. این امر از طریق فرآیند ریخته گری ، یا از طریق عملیات حرارتی ، به عنوان یک مرحله پردازش پایین دستیابی می شود. امکان جوشکاری این گرید از چدن در صورت داشتن درصد پایین کربن و تحت شرایط خاص حتی با بکارگیری فیلر جوش آهن نیز وجود خواهد داشت.
چدن گرافیت فشرده دارای ساختار گرافیت و خواص مرتبط با آن است که ترکیبی از چدن خاکستری و چدن سفید است. ساختار ریز کریستالی در اطراف تکه های گرافیت بلانت ایجاد شده است که به هم متصل هستند. از آلیاژی مانند تیتانیوم برای سرکوب تشکیل گرافیت کروی استفاده می شود. آهن گرافیت فشرده در مقایسه با آهن خاکستری از مقاومت کششی و شکل پذیری بالاتری برخوردار است. ساختار و خواص ریز بلوری را می توان از طریق عملیات حرارتی یا افزودن آلیاژهای دیگر تنظیم کرد.