由于高鉻焊絲焊縫的含碳量較低，故固態相變后的結晶組織主要是鐵素體加少量珠光體。鐵素體一般都是首先沿原奧氏體邊界析出，這樣就勾劃出凝固組織的柱狀輪廓，其晶粒十分粗大，甚至一部分鐵素體還具有魏氏組織的形態。魏氏組織的特征是鐵素體在奧氏體晶界呈網狀析出，也可從奧氏體晶粒內部沿一定方向析出，具有長短不一的針狀或片條狀，可直接插入珠光體晶粒之中。魏氏組織主要出現在晶粒粗大的過熱的焊縫之中。
承受多層焊或熱處理的焊縫金屬將會得到改善的作用，使焊縫獲得細小的鐵素體和少量珠光體，并使柱狀晶組織遭到破壞。一般使鋼中柱狀晶消失的臨界溫度約在A3點以上20-40℃，高鉻焊絲的焊縫消失柱狀晶的臨界溫度與加熱溫度和加熱時間的關系。約在900℃以上短時間加熱，即可使柱狀組織消失。但應指出，在多層焊時由于受熱的溫度和時間不同，故柱狀晶消失的程度是不均勻的。高鉻焊絲的單層焊縫受不同溫度的再加熱時，使柱狀晶的細化程度不同，因而具有不同的沖擊韌度。在900℃附近的再加熱效果最好，超過1100℃時則發生晶粒粗化，而在500-600℃加熱時，由于焊縫金屬中的碳、氮元素發生時效而使沖擊韌度下降。
相同化學成分的焊縫金屬，由于冷卻速度不同，也會使焊縫的組織有明顯的不同，冷卻速度越大，焊縫金屬中的珠光體越多，而且組織細化，與此同時，硬度增高。