生铁之所以呈现硬度高和脆性大的特点，主要与其所含的一种元素密切相关——那就是硅。

首先，我们要了解生铁是一种含碳量超过2%的铁碳合金，工业生产中，其含碳量通常介于11%到3%之间。除了碳之外，生铁还含有C、Si、Mn、S、P等元素。这些元素共同作用，形成了生铁独特的性能。其中，碳元素的存在形态对生铁的性能有着显著影响。

具体来说，生铁中的碳主要以片状石墨的形式存在，这些石墨片会阻碍铁基体的塑性变形，从而增加了生铁的硬度。然而，这种硬度是以牺牲其韧性为代价的，使得生铁变得脆，不易于进行锻造。

此外，硫元素在生铁中也是一种有害元素。含硫量高的生铁不适合用于铸造细小部件，因为硫会促进铁与碳的结合，使得铁变得更加硬脆。同时，硫与铁结合会形成低熔点的硫化铁，导致生铁产生热脆性，并降低铁液的流动性。

锰元素在生铁中能溶于铁素体和渗碳体，对生铁的性能也有一定影响。总的来说，生铁的硬度和脆性主要受到其碳含量的影响，但并非唯一因素。

值得一提的是，铸造生铁因其含硅量较高，熔点低、流动性好，常被用于铸造各种铸件，因此也被称为铸铁。其断口呈灰色，易于切削加工，质地较软，因此也被称为灰铸铁。相比之下，炼钢生铁的含硅量较低，质地又硬又脆，铁和钢处于化合状态。

总之，生铁之所以又硬又脆，是因为其中硅元素的含量过高。在制造生铁的过程中，需要合理控制各元素的含量，以获得所需的性能。