鉄−銅システムでは、銅は大濃度の範囲で、鉄液と相互に溶解して液体固溶体を構成することができる。1477℃の場合、銅はγ-Fe中の溶解度は8%であり、温度は低下し、溶解度は1094℃の場合、8.5%に達することができる。温度が650℃以下の場合、溶解度は定値に近く、約0.35%程度である。室温では鉄中の銅の溶解度は小さい。液体でも固体でも、銅の量が各温度での溶解度を超えると銅リッチ相が形成される。溶融鋳鉄中の銅の溶解度は約3〜5%の間であり、鋳鉄中のマンガン、アルミニウム、ニッケルなどの元素は銅の溶解度を増加させ、マグネシウムは銅の溶解度を減少させる。マグネシウムがあれば、銅は2%を超え、すなわち銅を含む97%の黄色の銅富相が析出した。銅含有量が3.8%に増加すると、この銅リッチ相の数は大幅に増加した。
銅は鋳鉄共晶転移温度にあまり影響しない。銅は微弱な黒鉛化元素に属し、白口傾向を少し下げることができる。銅は共析転移温度を下げ、約1%増加するごとに、共析温度は6〜10℃低下し、すなわち安定オーステナイトの役割を果たす。銅はまた、真珠光体の数を増やし、共晶団を細分化し、鋳鉄が正火時に真珠光体組織を容易に得ることができる。そのため、銅は共析転移においてオーステナイトの真珠光体生成を促進し、黒鉛化を阻害する作用がある。銅はフェライトを強化し、強度を高めることもできる。
銅含有量が2.0%以下の場合、球化率、球数、球径の大きさに顕著な影響がなく、球化率が90%以上に達することを保証することができる。銅含有量が2%を超えると、球化効果に影響し、球化率が急激に低下し、球数が急激に減少する。銅含有量が2.5%に達すると、塊状黒鉛と黄色銅リッチ相が出現した。銅富相の融点は鉄水温より低く、黒鉛が析出した後、銅富相は黒鉛の一部を包囲し、黒鉛を球状から塊状に徐々に転向させる可能性がある。
銅の反球状化作用は他の元素と関係がある。例えば、チタン含有0.04%マグネシウム球状黒鉛鋳鉄は、銅含有0.94%級で塊状黒鉛が出現し、0.02〜0.03%のセリウムを添加すると、銅のこのような逆球状化作用を相殺することができる。
銅の球状化効果への影響は鋳物の大きさ厚さと関係があり、壁厚300 mm以上の鋳物に銅3-4%を加えることで鋳物心部の塊状黒鉛を除去することができる。銅のこの作用は希土類元素と一緒に添加した場合にのみ有効であることを指摘すべきである。
銅によるインキ鋳鉄の注入促進により真珠光体が生成され、その能力はニッケルより10倍大きいが、スズの1/10しかない。試験に銅を約0.5%加えることでφ25 mmのボールインキ鋳鉄試験棒中の真珠光体量は90%に達した、1.5%の銅を添加し、パーライト含有量は100%に近い。1.5%を超えるとかえってフェライトが出現する。銅のこのような良好な作用は、熱処理なしで鋳型パーライト球状インク鋳鉄を得ることができる。
銅は灰鋳鉄の性能に影響を与える。銅の添加量が0.5%以下であると、引張強度、降伏強度が増加し、弾性率が上昇するが、線形関係ではない。灰鋳鉄は銅を約0.8%含有すると強度が高く、銅含有量の増加に伴い灰鋳鉄の衝撃靭性が低下する。
銅は、パーライトの生成を促進し、金属基体を強化することにより、球状インク鋳鉄の機械的性質に影響を与える。少量の銅（0.5%以下）を添加した真珠光体の含有量は急激に増加し、引張強度、降伏強度と硬度も急激に向上し、伸び率は急激に低下した。添加量は0.5%を超え、基体はすべてパーライトであったが、強度、硬度は上昇を続け、伸び率は低下しなかった。これは、銅が金属基体を強化しているためである。銅には黒鉛球を微細化する作用があり、銅含有黒鉛鋳鉄の疲労強度を高めることができる。
室温における鋳鉄中の銅の固溶度は0.35%であり、0.5%以上の銅を加えることでオーステナイトと共析転移過程における炭素原子の拡散速度が変化し、パーライトの形成が促進され、パーライトの微細化が促進される。鋳物冷却時、特に時効時には、銅が固溶体から沈殿し、基体を強化し、真珠光体の微小硬度を著しく向上させた。銅の含有量を増やすことで鋳物の耐摩耗性を高めることができ、応力除去アニール処理を行うと、銅は硬度を下げるだけでなく、HB 10度程度増加する。
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