Соединения хрома с азотом представляют особый интерес вследствие сильного влияния азота на температуру плавления чистого хрома и температуры затвердевания и превращений в высокохромистых сплавах. Большое практическое значение азотируемой высоколегированной хромистой стали с давних пор стимулировало многочисленные исследования процесса образования нитридов хрома.
В твердосплавном производстве нитриды хрома не могут найти применения, так же как и нитриды других металлов VI группы периодической системы элементов. При обычных температурах спекания твердых сплавов эти нитриды распадаются.
Взаимодействие хлорида или оксихлорида хрома с аммиаком или нитридами щелочных и щелочноземельных металлов позволяет получать нитриды хрома, однако сильно загрязненные.
Пропуская аммиак над хромом при 1400°, Бриглеб и Гейзер, получали загрязненные нитриды хрома. После их обработки в соляной кислоте для рафинирования от неполностью прореагировавших продуктов конечный нитрид содержал 78,9% Cr, т. е. был практически чистым нитридом CrN (теоретическое содержание хрома 78,8%). Такой же нитрид получил Фери при легком прокаливании пирофорного порошка хрома в токе аммиака. При азотизации хрома аммиаком Гендерсон и Джалентли получили нитрид Cr3Nl2 (16,22% N). По данным Урлауба, сильное прокаливание мононитрида хрома также приводит к образованию нитрида Cr3N2.
Нейман, Kperep и Хеблер азотировали чистый электролитический хром и полученный из амальгамы пирофорный порошок хрома под давлением при 600—900°. Конечный продукт имел состав мононитрида хрома.
Нитриды Cr2N и CrN были получены при взаимодействии борида хрома с аммиаком. При 735° образовывался только мононитрид, в области температур 800—1100° — оба нитрида, при 1180° — только нитрид Cr2N. Оба нитрида были найдены в аустенитной хромоникелевой стали, подвергавшейся механическим испытаниям при повышенных температурах.
Многочисленные ранние исследования системы хром — азот проводились в основном методами физико-химического анализа (измерение упругости диссоциации, электропроводности и др.). Критический обзор этих работ содержится у Хансена. Можно упомянуть также и некоторые отдельные исследования.
Блике рентгенографически исследовал сплавы хрома с азотом, полученные обработкой чистого хрома (99,6%) аммиаком при 800° с последующей гомогенизацией в вакууме при 1100—1300°. Растворимость азота в хроме (альфа) оказалась крайне малой. Жидкий хром растворяет при атмосферном давлении до 4% (вес.) азота.
Существуют два промежуточных соединения — Cr2N и CrN. Между 11,3 и 11,5% N [32—33,3% (атомн.)], а по данным Эриксе-на между 9,3 и 11,5% возникает промежуточное соединение с гексагональной компактной решеткой соответственно формуле Сr2N(в-фаза). Атомы азота расположены внутри этой решетки произвольно. Соединение CrN с 21,2%. N(у-фаза) обладает кубической решеткой NaCl. Упомянутый выше нитрид Cr3N2 не обнаружен.
Нитриды Cr2N (11,9% N) и CrN (21,2% N) представляют собой серый металлический порошок, весьма устойчивый против действия кислот.
Нитрид Cr2N имеет гексагональную компактную решетку. Ее периоды «несколько изменяются внутри гомогенной области: a = 4,806—4,760 А ; с = 4,479—4,438 А.
Нитрид CrN имеет кубическую гранецентрированную решетку NaCl (B1) с постоянной а = 4,148 А , зависящей от температуры образования.
Плотность 6,1 г/см3; расчетная рентгенографическая величина 6,14 г/см3.
Термодинамические характеристики даны в ряде работ.
Электропроводность исследовал Жуков.