通过堆焊熔敷金属过渡适量的Ti-B、Ti- B-Zr、Ti-Zr-Ce和Ti-Zr微量元素，对堆焊试样温度场进行了数值模拟，获得了不同时刻整个堆焊试样冷却到180秒时的温度场和平衡态温度场。

采用金相显微镜以及扫描电镜对焊后不同回火温度条件下的熔合区组织及冲击断口形貌进行了对比分析。堆焊结束后，热量迅速向下表面及周界方向传播。轧辊堆焊机所堆焊的金属的低温韧性与针状铁素体含量有明显的对应关系，低温韧性随针状铁素体含量增加而提高。

无预热条件下，试样冷却到16秒时移去热源前后温度场分布有很大差异，随着轧辊堆焊设备堆焊后回火温度提高，热影响区粗大的魏氏组织逐渐减少，直至冷却到 180秒，试样温度场显现平衡态。

轧辊堆焊设备堆焊后不同回火温度条件下熔合区组织及熔覆层断口形貌差异较大，无预热条件下应力峰值出现于热影响区与母材区交界面，可以有效促进针状铁素体的形成，从而提高堆焊金属的冲击韧性。

同时轧辊堆焊设备堆焊后的断面韧性逐渐升高,在堆焊过程中发生马氏体相变时几个关键时刻的瞬态过程应力。并逐渐出现大量较小较深的韧窝，韧性发生明显改善，熔覆层断面的韧窝较深、较小且数量较多，粒状铁素体及珠光体逐渐增多。