双金属堆焊模具在以其特有的低生产成本、高性能和长使用寿命的优势，解决了大型锻模的制造和成本难题，具有广泛的运用前景和发展空间。目前双金属堆焊技术还处于研究摸索阶段，没有相关经验和理论作为支撑。通过研究大型铸钢基体双金属堆焊模具的各个工艺参数对堆焊质量的影响，可以提高大型双金属堆焊模具的质量稳定性，缩短模具开发周期，降低生产成本并提高经济效益，为该产品的进一步市场推广创造条件。本研究以ZG29MnMoNi基体单层单道堆焊为研究对象，对不同预热温度下的单层单道堆焊进行了热过程的模拟，同时对不同预热温度下的堆焊组织及性能进行了分析。第一部分介绍了堆焊技术及运用、20MnMoNi材料特点、焊接热过程数值模拟、预热温度研究现状同时介绍了课题来源和研究内容和路线，第二部分介绍了本次试验的相关手段、技术路线和研究思路。第三部分基于simufact.welding有限元软件的相关特点，对实验条件下的单层单道堆焊热循环和温度场进行数值模拟。根据采集到的相关点的数据对比分析不同预热温度下的堆焊热循环和温度梯度随预热温度的变化规律：1）热循环的冷却速度随着预热温度的升高而降低。2）不同预热温度对特别是热影响区附近的温度场影响很明显。3）预热温度对温度分布的分布及大小影响显著；同时随着预热温度的上升，温度梯度逐渐降低。第四部分结合第三章数值模拟结果从热循环、温度梯度和应力分布的角度阐述了出现显微组织及硬度变化的内在原因。不同预热温度下堆焊显微组织及硬度呈现以下变化：1）随着预热温度的升高，热影响区组织淬硬倾向逐渐减弱，呈现马氏体—贝氏体—珠光体的变化趋势。2）堆焊熔合线附近的显微硬度变化随着预热温度的增加而逐渐变得过渡平缓。文章最后部分根据数值模拟结果及试验验证，进行了QP-123大型锻模的设计、生产工艺及生产运用，取得了较好的效果，为堆焊热锻模具焊前预热工艺提供理论基础和生产指导。