喷焊层是多相合金组织，其晶体结构主要是：固溶体加化合物共晶组织等。它们的很多相显微硬度很度，如碳化镍的显微硬度为Hm240左右，碳化铬为Hm16so190，硼化铬为Hml78-240。
在焊层中，大量位错与Ni3Si等析出相交叠出现，其共格应力与位错应力交互作用，对焊层起强化作用，这也是焊层耐磨性高的原因之一。
喷焊层与基材之间的冶金结合，在焊层与基材之间有一条白亮带，是喷焊层与基材之间相互熔解、扩散而形成的一层过渡区，组织为单相固溶体。靠近焊层外部是组织粗大垂直于界面的树枝晶。这是由于镍基喷焊层在凝固中，冷却速度快，结晶时间短，以及镍成分的偏析所造成的。
在基材与焊层结合处，面心立方晶格的镍，首先与面心立方晶格的Y-Fe形成固溶体晶核。晶核向溶融的液体中吸取大量的镍原子而成长。随着从基材扩散到焊层中铁元素浓度的降低，在铁-镍固溶体上形成镍-铬固溶体晶核。于是构成了富镍的固溶区。
而铬、碳、硼、硅等元素便向焊层内部迁移，在富镍固溶区的前沿，固溶体（含Ni、Cr、si等）与CrB、Ni3B等形成了大量的共晶，亚共晶组织。共晶组织的形成把碳、铬等元素进一步推至焊层外部，快速的冷却，形核率高，形成过共晶组织。合金粉末中各元素在喷焊时也向基材中扩散，这样在焊层与基材之间形成冶金结合。
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