南通20#-55#碳素结构钢模具钢材5CrMnMo是在中碳钢的基础上主要加入Cr、Mn、Mo三元素而研制成的，也可看作把5CrNiMo钢中的Ni元素由Mn元素取代而形成的。南通20#-55#碳素结构钢的该钢是热作模具钢，除淬透性，耐热疲劳性稍差外，5CrMnMo钢具有与5CrNiMo钢类似的性能，淬透性稍差·此钢适于制作要求具有较高强度和高耐磨性的各种类型锻模·要求韧性较高时，可采用电渣重熔钢5CrMnMo钢中碳含量保持在0.40%~0.60%，可获得较高的强度与耐热疲劳强度、一定的硬度与耐磨性、良好的韧性钢与导热性。

南通20#-55#碳素结构钢锻造余热等温正火是锻件成形后，当温度高于Ar3(对亚共析钢)时急速冷却，冷却到等温温度后保温一段时间后空冷至室温。 南通20#-55#碳素结构钢锻件成形后温度一般在900～1000℃，急冷速度一般控制在30～42℃/min，等温温度一般为550～680℃(具体需根据不同材质确定)。急冷是该工艺的关键工序，可通过调节冷却风量、风速、风温和风向，保证锻件冷却后温度均匀。等温温度根据材料种类和要求的硬度确定，一般选在珠光体转变曲线的鼻部以缩短等温保温时间。锻造余热等温正火多用于渗碳齿轮钢，例如SCM420H、SCM822H、SAE8620H和20CrMnTiH等。

锻造生产中，除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外，还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求，采用合理的锻造工艺和工艺参数，可以通过下列几方面来改善原材料的组织和性能：(1)南通20#-55#碳素结构钢打碎柱状晶，改善宏观偏析，把铸态组织变为锻态组织，并在合适的温度和应力条件下，焊合内部空隙，提高材料的致密度;(2) 南通20#-55#碳素结构钢铸锭经过锻造形成纤维组织，进一步通过轧制、挤压、模锻，使锻件得到合理的纤维方向分布；(3) 控制晶粒的大小和均匀度；(4) 改善第二相（例如莱氏体刚中的合金碳化物）的分布；(5) 使组织得到形变强化或形变-相变强化等。

当前，世界各国纷纷将南通20#-55#碳素结构钢增材制造作为未来产业发展的新增长点，力争抢占未来科技和产业制高点。我国增材制造产业的发展阶段已从研发转向产业化应用，新设备、新技术、新材料、新应用程序不断推陈出新，越来越多的企业将增材制造作为产业升级和技术转型的方向。南通20#-55#碳素结构钢增材制造技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件，相对于传统的材料去除——切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。关桥院士提出了“广义”和“狭义”增材制造的概念，“狭义”的增材制造是指不同的能量源与CAD/CAM技术结合、分层累加材料的技术体系；而“广义”增材制造则以材料累加为基本特征，以直接制造零件为目标的大范畴技术群。

南通20#-55#碳素结构钢偏析是钢液选分结晶和钢锭凝固过程的必然结果，钢锭越大，偏析及缩孔等缺陷越严重。中国一重在用平均C含量为0.62%的459t钢锭研制支承辊时，曾在靠近冒口端的辊身部位发生断裂。经对断裂部位宏观形貌分析，发现二次缩孔严重，冒口下部的C含量竟高达1.16%，接近标准值的2倍。南通20#-55#碳素结构钢为了解决这一难题，发明了钢锭二次补浇技术，使冒口下部的C含量降至0.8%左右，成功制造出5m、5.5m支承辊用超大型钢锭。

H13钢是使用最广泛和最具代表性的热作模具钢种，它的主要特性是：（1）南通20#-55#碳素结构钢具有高的淬透性和高的韧性；（2）南通20#-55#碳素结构钢优良的抗热裂能力，在工作场合可予以水冷；（3）具有中等耐磨损能力，还可以采用渗碳或渗氮工艺来提高其表面硬度，但要略为降低抗热裂能力；（4）因其含碳量较低，回火中二次硬化能力较差；（5）在较高温度下具有抗软化能力，但使用温度高于540℃（1000℉）硬度出现迅速下降（即能耐的工作温度为540℃）；（6）热处理的变形小；（7）中等和高的切削加工性；（8）中等抗脱碳能力。更为令人注意的是，它还可用于制作航空工业上的重要构件。