1941年，为了更直接地帮助抗日战争，他转到陆军机械化学校战车机械工程研究所工作。

1942年，担任陆军机械化学校战车机械工程研究所所长，主要研制战时急需的汽车配件，特别是在材料代用方面进行研究；同时还在该校下属的机械化工程学院任教。

1945年，到重庆大学和国立中央大学的机械系和航空系担任教授。

1946年暑假，随国立中央大学回到南京。

1947年，转到交通大学任教授。

1948年，应朋友之邀共同筹建私营无锡开源机器厂（现无锡机床厂），他受聘出任总工程师，后兼厂长。他们欲借申新系统的民族资本创办一个不受国民党干扰、生产高质量机械产品的工厂。他们集结了6位留学生和10多位大学生及一批能工巧匠，克服了中华人民共和国成立前夕老板外逃、资金断绝等困难，生产纺织机零部件。

1949年春，随着无锡、上海相继解放，周惠久等接受当时华东工业部的加工订货，他领导研制中国国内稀缺而急需的机器设备，为中国生产了第一台两米立式车床、12米精密车床和麻纺机等机械产品。

1952年，在促成开源机器厂公私合营后，周惠久回到交通大学机械制造系担任教授，参加筹建金属学热处理专业，并担任金属实验室第一任主任。

1953年，加入九三学社。

1954年，担任新成立的铸工教研室主任。

1954年，响应国务院号召，亲自带领金相专业师生到榆次经纬纺织机械厂进行生产实习。

1955年，代表交通大学总管全校在东北地区的生产实习，总结师生下厂的经验。

1958年，加入中国共产党。

1958年，响应党和政府支援大西北建设的号召，周惠久全家迁到西安，到西安交通大学工作，历任机械工程系主任、金属材料及强度研究所所长、副校长。

1963年，担任第一批招收研究生的导师。

1971年，参加下乡小分队到宝鸡石油机械厂。

1979年，恢复研究生制度后，成为第一批招收硕士研究生和博士研究生的导师。

1979年，经批准升格为研究所，他任所长。

1980年，被选为中国科学院学部委员（院士）；同年，发起并筹备成立中国机械工程学会材料分会。

1980年—1984年，担任西安交通大学副校长。

1998年6月，被授予中国科学院资深院士。

1999年2月9日，逝世，享年90岁。

周惠久起草并组织协调全国科技规划中机械制造材料强度中心问题的研究工作。他主持开展多次冲击抗力等课题的研究，从多冲抗力、疲劳缺口和过载敏感度、塑性等方面论证了提高材料使用强度水平的必要性和可能性。他开展了低碳马氏体强化及其总和机械性能的研究，突破了对低炭钢选材用材的传统观念。他总结多年的研究形成“发挥金属材料强度潜力——强度塑性、韧性的合理配合”的理论成果，逐步推广应用，取得巨大的经济和社会效益。

1971年，周惠久参加下乡小分队到宝鸡石油机械厂，他配合工人和技术人员，应用高强度高淬透性的低碳马氏体钢，研制石油钻采机具轻型吊卡，并深入到大港油田钻井现场进行考验，受到钻井工人的好评。

1976年起，周惠久与宝鸡石油机械厂合作，进行轻型吊环的研制：一方面采用高强度低碳马氏体钢以大幅度减轻吊环重量，同时又应用断裂力学原理对吊环的疲劳寿命进行预测，并进一步采用表面强化技术延长其使用寿命，从而使轻型吊环得到美国石油学会（API）的承认，同意使用它的标志。

从1962到1965年，周惠久先后在《中国机械工程学报》和《中国科学》（英文版）上连续发表了5篇论文，总结并阐述了金属材料多次冲击抗力的基本规律，指出了盲目追求塑性韧性的不合理性。

1963年，在中国热处理年会上，周惠久等发表了《发挥金属材料强度潜力》等一系列论文，受到了学术界和工程界的欢迎。

1964年，周惠久等应邀先后去第一汽车厂和洛阳拖拉机厂等单位讲学，介绍科研成果和学术观点，并推动了厂校协作。

1977年，教育部曾召集部分高校开会，制订直属高校的科学技术发展规划，周惠久也参加了会议，提出了在高校开展材料强度研究的构想。

1988年，在美国召开的第六届国际热处理会上，周惠久被特邀在开幕式中作关于低碳马氏体的主旨报告。

根据2021年3月东北大学网站显示，周惠久所主持的研究项目先后获得过国家发明奖两项，国家教委、陕西省、西安市的各种奖励10余项。

1931年，周惠久到北平清华大学担任助教时，除辅导《结构力学》外，还讲授过《材料试验》《测量学》等课程。

1954年，周惠久进入交通大学任教期间，他学习俄语，吸收苏联教材中的先进内容，并结合中国工厂中的生产实际，为金相、铸工两个专业连续开设了《金属学》《材料的检验和试验》《铸造合金》《铸件质量控制》等课程。

1958年，周惠久到西安交通大学工作之后，率先开设并改革充实《金属力学性能》课程。

周惠久的教育思想有两个特点。第一是理论联系实际。长时期以来，他经常深入生产第一线，积累了丰富的实际工作经验。他总是以身作则，劝勉学生到工厂去，向生产学习，向工人学习。第二是提倡独立思考。他对英、美和苏联的两大学术体系有深入的研究，能够汲取两者之所长，摒弃两者之所短。在教学工作中，他善于启发学生，不要迷信书本，要从实际出发。他多次亲自指导生产实习，使研究与解决实际问题相结合。

1954年，周惠久受高教部委托在大连主持制订中国第一份《金属学及热处理》统一教学大纲。以后他又翻译了苏联《金属学导论》教材。1959年他着手进行《金属机械性能》课程的改革，扩充内容，把金属材料成分——组织——性能关系和机械零件的失效及其预防紧密结合起来。由他主编的中国第一本《金属机械性能》教材于1961年由机械工业出版社出版。1989年，科学出版社出版了由他主编的教学参考书《材料强度学》。

周惠久的父亲周瑞麟是清朝奉天（今沈阳）一小衙门的文书，在周惠久两岁时即去世。母亲克勤克俭，把心血倾注在培育子女成材上。

周惠久在低碳马氏体的理论和应用方面作出贡献，并阐明了金属材料强度塑性韧性合理配合的规律性，对中国材料强度学科的建立起了推动作用。（东北大学评）

周（惠久）先生从事教育事业半个多世纪，可谓“桃李满天下”。他尊重人才，爱护青年，循循善诱，爱才若渴。对青年他始终热情帮助而又严格要求。周先生不仅其学术思想博大精深，而且其坚持理论联系实际、提倡独立思考的教育思想也是深谙教育之规律，为我们建设世界知名高水平大学，办人民满意的教育提供了借鉴。（西安交通大学党委书记王建华评）

周惠久先生出身寒门却志存高远，排除万难赴美深造，在国家危难之际，毅然回国任教，并于1956年随交通大学西迁，成为大西北的建设者，西迁精神的领航者。（西安交通大学教育基金会评）

强度理论创一流，材料力学争上游；追求真理身影正，培植桃李遍环球；教书育人终生业，五朵金花彰春秋；德望常昭忠可钦，日月天地周惠久。（何卓烈、徐茂义、韩国利、林黎明、赵星明所著《交大校园里的人物雕像》中评）

为了弘扬周惠久的科学精神和教育思想，西安交通大学于周惠久90华诞时特设立“周惠久院士基金会”，并在校园中矗立了一尊周惠久先生半身铜像。

2018年4月7日下午，在西安交通大学122周年华诞之际，周惠久院士诞辰110周年暨材料学科校友会成立一周年纪念大会在科技馆101举行。会上进行了周惠久院士生前实物捐赠仪式、材料学院西迁精神宣讲团成立仪式、周惠久院士题字揭幕仪式以及周惠久基金启动仪式。