堆焊層的化學成分對其組織和性能都有著極其重要的影響。例如，碳化物的體積分數、形狀、大小、分布形式，以及基體的構成類型等。
藥芯焊絲堆焊層的高硬度和良好的耐磨性是由其顯微組織決定的。堆焊層組織是馬氏體加少量的殘余奧氏體加碳化物構成。白色初生碳化物M7C3分布在隱針馬氏體和少量奧氏體的基體上。這些初生碳化物的橫截面大致是六角形的，其中六方碳化物垂直于磨損面。橫截面硬度是1500-1700HV。長條狀是平行于磨損表面或無定向生長。截面硬度一般為1100-1200HV.它們是Fe-Cr-C系列耐磨堆焊合金中最重要的耐磨硬質相。在堆焊層組織中，碳化物大多垂直于磨損表面生長，只有少數是無定向生長。
M7C3硬質相主要起到抗磨損的骨架作用。韌性好的基體不僅可以提高抗裂的形成和擴展能力，還可以支撐硬質相。因此，硬質相與基體的良好匹配可以有效阻礙沖蝕磨粒的切割，從而獲得高耐磨性能。
奧氏體和馬氏體形成的混合組織是理想的耐磨基體。若為單一的奧氏體基體，在磨損過程中，基體會發生極大的彈性變形，但由于加工硬化，表面會斷裂；而單一的馬氏體基體.由于缺乏韌性.對碳化物的保護能力不足.在磨損過程中易發生碳化物的脆性和剝落。
由于硬質相的硬度大大高于周圍基體，在磨料磨損的切向應力作用下，在硬質相與基體之間的界面區域，容易產生位錯塞積和較大的塑性變形。當應力值達到一定的臨界值時，會導致裂紋的萌生和擴展，從基體上剝離硬質相，而導致磨損。因此，硬質相的大小、分布和形狀對微裂紋的產生和擴展起著重要作用。如果硬質相較小或呈桿狀均勻分布，即碳化物的生長方向垂直于磨損表面，則在其界面形成裂紋所需的應力集中度較大，硬質相顆粒不易與基體分離。相反，如果硬質相呈較大的長葉片狀，很容易在周圍形成嚴重的應力集中，使硬質相與基體分離，導致耐磨性下降。
由此可見，獲得細小均勻分布的桿狀硬質有助于提高高鉻合金堆焊層的耐磨性。一方面要嚴格控制堆焊工藝，如熱輸入不能太大，高溫停留時間不能太長等，并限制硬質M7C3碳化物過度生長。
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