热处理过程数值模拟的核心是温度-相变-应力/应变三个要素的耦合问题。实践表明是否考虑应力/应变因素对数值模拟结果有较大的影响。应力/应变对相变的影响包含两个方面:应力对相变动力学的影响及相变塑性。本文以Cr5支承辊用钢为主要研究材料,利用Gleeble-1500D热模拟实验机,采用单向拉压的径向膨胀试验,对马氏体相变过程中的相变塑性问题进行了较为系统的研究。对相变塑性产生的两种机理进行了分析,认为对于Cr5支承辊等大型锻件所用的中碳低合金钢,在外加载荷较小的情况下可以忽略取向效应(Magee效应)的影响,而基于Greenwood-Johnson机理来建立相变塑性的模型。对相变塑性试验中的具体试验方法进行了总结,制定了试验规范。提出了将相变塑性应变从总的应变量中分离出来的方法,以及如何通过试验手段获取马氏体相变体积应变。对各方法的误差进行了分析,进行了可行性论证。依据试验数据,将相变塑性应变与应力进行线性拟合获得了几种大锻件钢的相变塑性参数。根据所获得的几组相变塑性参数数据,基于Greenwood-Johnson机理的几个数学模型,通过奥氏体在马氏体相变开始点处的屈服强度及马氏体相变体积应变建立了相变塑性参数的预测模型。应用该模型对相变塑性应变及应力影响下的马氏体相变径向膨胀量进行了数值模拟,得到了较为满意的模拟结果。对造成模拟误差的原因进行了分析,提出了对试验方法的改进建议。分析了影响模拟结果的各个参数,对该方法的推广使用进行了建议。采用碳当量的方法,结合相变热力学三元系规则溶液模型对Ms点及奥氏体在Ms点处的屈服强度进行了预测。通过Patel和Cohen模型对单轴应力对Ms点的影响进行了分析,并与试验值进行了对比,对应力影响下相变动力学的修正提出了建议。通过试验建立了连续加热条件下,奥氏体化过程(P-A)转变量的预测模型。对变加热速度下的推广应用提出了建议。