激光处理后的马氏体组织由板条型和孪晶型马氏体组织组成。其中板条马氏体比例较常规热处理名，该马氏体组织中的位错密度相当高，随着功率密度的增加，平均位错密度也增加，晶粒边界的位错密度可达10¹¹~ 10¹²/cm2,Fe-C 合金激光淬火后的马氏体组织明显细化，马氏体晶粒尺寸细小，亚结构尺寸也减小因而使表面硬度提高。同时由于激光淬火时冷速很大，碳原子来不及扩散，从而使马氏体相的碳含量提高，导致提高了淬火硬度。
激光淬火的效果用硬化层的宏观和微观特征来判断,宏观特征如硬化层深度、均匀性、硬度值等; 微观特征如相组成、相结构等。它们受到激光淬火工艺的影响,同时也与金属材料本身的特征，即材料的相变温度、材料内部质量、热量传递特性、材料内部的温度分布及材料的组织特征等因素有关。
