Хром имеет кубическую объемноцентрированную ячейку с параметром 2,84 Å, близким к параметру α – железа (2,86 Å).

Все сплавы железа с хромом после кристаллизации имеют структуру α – твердого раствора. Хром сужает и дает закрытую область γ – твердых растворов (рисунок 46, б).

Предельное содержание хрома, при котором существует еще γ – твердый раствор, равно 13. С углеродом хром образует карбиды Cr₇C₃ и Cr₂₃C₆. Кроме этих карбидов существуют карбиды, в которых часть атомов хрома замещена атомами железа.

При медленном охлаждении сплавов из α – твердого раствора выделяется хрупкая немагнитная σ – фаза. Основой этой фазы является интерметаллид FeCr₂. Хром, образуя соединения с железом и с углеродом, распределяется между твердым раствором и карбидами.

Хром повышает критические точки АС₁ и АС₃, что требует повышения температуры нагрева под закалку, отжиг и нормализацию, уменьшает критическую скорость охлаждения, способствует росту зерна при нагреве. Распределение хрома между карбидами и твердым раствором влияет на прокаливаемость. Если хром находится в твердом растворе, прокаливаемость стали увеличивается, если в карбидах – снижается.

Хром резко повышает коррозионную стойкость стали при достижении 12,5 %. Начиная с этой концентрации на поверхности стали образуется плотная защитная оксидная пленка Cr₂O₃.

Добавка хрома повышает твердость и прочность, не снижая пластичности стали. Увеличение хрома выше 1,0…1,5 % снижает ударную вязкость. Особенно резко хром повышает твердость и прочность мартенсита.

При содержании хрома 12…14 % теплопроводность стали в два раза меньше теплопроводности чистого железа, а электросопротивление возрастает в три раза.