本文以采用铜为过渡层、表面激光熔覆钛涂层的Q345R钢板为研究对象，研究了各层凝固组织、结合界面显微组织、元素扩散行为及显微硬度，阐明了两个结合界面处显微组织及元素扩散行为的差异。研究发现，钛层组织为均匀分布的单一柱状树枝晶，与前一条熔覆轨迹交界处为不具备明显方向性的树枝晶，近界面处形成细小而紧密的等轴树枝晶。铜层中部区域的显微组织为典型柱状树枝晶，在铜/钢结合界面铜侧，显微组织表现为垂直于界面的细小树枝晶向细小等轴树枝晶的过渡，细小等轴树枝晶垂直方向的厚度约为20 μm。由于激光熔覆过程中强烈的热量影响，钢层存在明显的热影响区，该区域组织发生了重结晶或不完全重结晶，组织由粒状贝氏体、细小的铁素体和珠光体组成。远离界面处组织为典型的铁素体和珠光体组织，呈现带状分布。钛/铜结合界面存在熔合区，并存在显著的元素扩散行为，而铜/钢结合界面不存在熔合区，Cu、Fe元素在铜/钢结合界面处的含量急剧变化，扩散距离约为1～2 μm。显微硬度方面，结合界面的硬度实现了两侧材料硬度的过渡，有效避免了界面微裂纹的产生。