保定20#-55#碳素结构钢大型锻件的传统制造方式是采用大型钢锭开坯、自由锻造成形。但随着重大装备的不断发展，对大型锻件的要求越来越高，不仅规格和截面越来越大，而且内在质量也不断提高，传统的制造方式已经难以满足要求。为了适应高端装备的需求，实现大型锻件形质兼备的目标，急需对制造方式进行变革。为此，以传统钢锭制造技术提升和新型增材制坯技术开发为代表的均质化制坯、一体化制造及模锻化成形等制造方式应运而生。保定20#-55#碳素结构钢大型锻件是电力、冶金、石化、造船、矿山、航空航天、军工等装备（图1）的基础部件，其经济带动性强，涵盖面广，是装备制造业产业链上不可缺少的重要一环。大型锻件传统的制造方式是自由锻造成形，“肥头大耳”和“傻大黑粗”曾经是大型锻件的代名词。

(1)保定20#-55#碳素结构钢淬透性与实际锻件的有效淬硬深度的区别。采用同一种钢、不同截面的锻件在同样奥氏体化条件下淬火，其淬透性是相同的，但是其有效淬硬深度却因锻件的形状、尺寸和冷却介质的不同而有差别。淬透性乃是钢本身所固有的特性，对于一种钢，它是确定的，可用于不同钢种之间的比较。而实际工件的有效淬硬深度，它除了取决于钢的淬透性外，还与锻件的形状、尺寸及采用的冷却介质等外界因素有关。(2)保定20#-55#碳素结构钢钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念，淬硬性是指钢淬火后能达到的最高硬度，它主要取决于马氏体的含碳量。

保定20#-55#碳素结构钢锻造余热正火(退火)是锻件成形后，当温度高于Ar3(对亚共析钢)时，进入正火炉、冷却箱或退火炉内进行正火或控制冷却，得到正火组织。保定20#-55#碳素结构钢由于锻造加热温度高，采用此方法处理后锻件的晶粒较粗，一般用于预备热处理，不适用对于晶粒度有较高要求的锻件。同时，处理后得到的组织为珠光体+铁素体平衡组织，粗晶粒在后续热处理中不存在组织遗传，晶粒可重新细化。

保定20#-55#碳素结构钢根据钢种和钢的质量要求，合金结构钢的冶炼，可采用氧气顶吹转炉、平炉、电弧炉；或再加电渣重熔、真空除气。铸锭可采用连铸或模铸。钢锭应缓慢冷却或热送锻造、轧制。钢锭加热时，应力求温度均匀并有足够的保温时间，以改善偏析缺陷和避免锻、轧时变形不均匀；锻、轧后的钢材，尺寸小的、特别是含碳0.2%左右的渗碳钢，在600℃以上时应快速冷却,以免加重带状组织；截面较大的锻件，应采取措施消除内应力和白点。保定20#-55#碳素结构钢调质钢应尽可能淬火成马氏体组织，然后回火成索氏体组织；渗碳钢在渗碳过程中，渗层浓度梯度不宜过大,以免在渗层晶界上出现连续网状碳化物;氮化钢必需先经热处理得到所需的性能，再经最后精加工才能进行氮化。

钢中化学成分与杂质漫衍的不匀称征象，称为偏析。普通将高于平衡成分者，称为正偏析，低于平衡成分者，称为负偏析。尚有宏观偏析，如区域偏析与微观偏析，如枝晶偏析，晶间偏析之分。保定20#-55#碳素结构钢区域偏析：属于宏观偏析，是由钢液在凝集历程中选定结晶，溶解度变更和比重迥异惹起的。保定20#-55#碳素结构钢枝晶偏析：属于微观偏析。树枝状结晶与晶间微区成分的不匀称性，大概惹起构造性能的不匀称漫衍。接纳扫描电镜（SEM）、波谱仪（WDS）、能谱仪（EDS）进行微区调查和成分说明能够检出并阐明缘故，普通经历高温分散加热，锻压合理变形与匀称化热处理能够消除或减轻其不良影响。

保定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。保定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。