Gusseisen bezeichnet eine Gruppe eisenbasierter Werkstoffe mit einem Kohlenstoffgehalt typischerweise zwischen 2,0 und 4,3 Masse-%. Im Gegensatz zu Stählen liegt ein erheblicher Teil des Kohlenstoffs als Graphit (Grauguss, duktiles Gusseisen) oder als Eisenkarbid Fe₃C (weißes Gusseisen, hochchromhaltiges Gusseisen) vor. Die Art und Morphologie der Kohlenstoffphase steuern maßgeblich die mechanischen und tribologischen Eigenschaften.

In Grauguss (lamellarer Graphit) führt der Graphit zu hoher Dämpfungsfähigkeit, guter Gießbarkeit und Notlaufeigenschaften, jedoch zu begrenzter Zugfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit. Duktiles Gusseisen (Sphäroguss) enthält kugelförmigen Graphit, erzeugt durch Magnesium- oder Cer-Behandlung. Dies reduziert Kerbspannungen und erlaubt Kombinationen aus hoher Festigkeit und ausreichender Zähigkeit, teils vergleichbar mit niedriglegierten Stählen.

Weißes Gusseisen und insbesondere hochchromhaltige Gusseisen weisen einen hohen Karbidanteil auf. Hierdurch entstehen sehr hohe Härte und Verschleißbeständigkeit, allerdings bei geringer Bruchzähigkeit. Hochchrom-Gusseisen wird in stark abrasiven und korrosiven Medien eingesetzt. Niedriglegierte Gusseisen nutzen gezielte Zusätze (z. B. Si, Mn, Ni, Mo) zur Einstellung von Härte, Härtbarkeit, Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit.

Die Gefügeeinstellung erfolgt über chemische Zusammensetzung, Schmelzführung und Erstarrungskinetik sowie über nachfolgende Wärmebehandlung. Kritisch sind dabei die Kontrolle der Graphitausbildung (Keimbildung, Impfung) und der Matrix (ferritisch, perlitisch, bainitisch, martensitisch). Moderne Entwicklungen umfassen verbesserte Simulationsmodelle für Erstarrung und Eigenspannungen sowie hochleistungsfähige verschleiß- und temperaturbeständige Spezialgusse.