通过优化工件的调质工艺以达到提高产品质量、增效降耗的目的是工业生产中十分关心的问题，建立能够定量分析工艺参数影响的数值模拟软件及相关数据库，具有重要的意义。热处理过程存在着复杂的温度、组织转变、应力相互作用。组织转变伴随着物性变化和力学性能变化，同时还有相变潜热释放，这对工件冷却过程的温度场将产生很大的影响。在进行温度场和应力场的数值模拟时，组织转变量的计算至关重要。为了数值模拟计算的需要，本文以45钢为研究对象，着重研究了应力对珠光体组织相变动力学和相变塑性的影响，以及马氏体组织回火时的组织转变规律。本文通过热模拟实验，测得了珠光体、马氏体、奥氏体等组织的较完整力学性能参数数据，包括线热膨胀系数、弹性模量、塑性模量和屈服强度等，为后续实验和数值模拟奠定了基础。实验结果表明，外加载荷对珠光体组织转变有显著影响。当载荷增加时，转变孕育期减小，转变速度增加，相变塑性参数k也增加。本文建立了应力诱导珠光体转变的定量数学模型，修正了相变塑性的计算公式。数值模拟计算结果表明，珠光体组织转变量的计算值与实测值吻合较好。在马氏体回火热处理过程中，即使在高速加热过程中马氏体也能发生回火组织转变。因此，必须充分考虑加热过程中的组织转变情况，才能准确的预测回火过程中的组织转变量。基于不同加热速度、保温温度和保温时间条件下回火过程的组织变化，本文利用回火参数建立了一种新的能比较准确、方便地预测回火转变量的动力学方程。数值模拟计算结果表明，马氏体回火组织转变量计算结果与实验结果吻合。在上述研究的基础上，对外加载荷下马氏体回火过程的相变行为进行了初步的实验研究。在实验所加的载荷范围内，应力对组织转变进程和最大转变量的影响不显著，不考虑应力的作用对数值模拟计算不会产生很大的影响。