一般情况下，水泥工业用镁铬砖的Cr2O3含量为4%〜16%。所以，镁铬质耐火材料是一种以镁砂为主，以铬铁矿为辅，以方镁石包围镁铬/铁铬尖晶石颗粒的复合材料。

MgO-Cr2O3系统中有一种高熔点化合物镁铬尖晶石MgO-Cr2O3,镁铬尖晶石的熔点高达近2400℃,MgO-MgO·Cr2O3系的最低共熔点也在2300℃以上。此外，高温下方镁石能够大量固溶三氧化二铬，形成方镁石固溶体MgOss。这个相图对于研究镁铬质耐火材料的性能具有极为重要的意义。

在镁砂中加入铬矿并经高温烧成之后，镁砂和铬矿之间将发生明显的物理化学作用。镁砂中的MgO将扩散进入铬矿，与铬矿中的R2O3(Cr2O3、Al2O3、Fe2O3)作用，生成原位复合镁铬尖晶石。铬矿中的Cr2O3等也将扩散进入镁砂，生成方镁石固溶体MgOss。冷却时，从方镁石固溶体中析出过饱和的MgO·R2O3，形成二次复合镁铬尖晶石。由于镁铬砖的显微结构十分复杂，减少了声子的平均自由程，降低了材料的热导率，解决了镁砖热导率高的问题。由于镁铬尖晶石的热膨胀系数较低，在高热膨胀系数的方镁石中引入了低膨胀系数的尖晶石，既产生了复相改性作用，又解决了镁砖抗热震性差的问题。

镁铬质耐火材料中，铬矿不仅数量少，而且为镁砂包裹。高温作用之下，铬矿中的FeO将氧化形成Fe203。铬矿中的R2O3,—部分在原位和扩散进入的MgO作用，形成原位尖晶石;另一部分扩散进入方镁石，形成方镁石固溶体和二次尖晶石。所以，MgO的进入形成了高熔点的物质，且缓解了铬矿中FeO的氧化-还原反应，从而解决或大为缓解了铬砖耐高温性能差、体积稳定性低、耐侵蚀性能不足的问题。