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）南昌20#-55#碳素结构钢具有高的淬透性和高的韧性；（2）南昌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。

南昌20#-55#碳素结构钢影响钢的强化和韧化。Ni以固溶强化方式强化铁素体；Mo、V、Nb等碳化物形成元素,既以弥散硬化方式又以固溶强化方式提高钢的屈服强度；碳的强化作用最显著。此外，加入这些合金元素，一般都细化奥氏体晶粒，增加晶界的强化作用。南昌20#-55#碳素结构钢影响钢的韧性因素比较复杂，Ni改善钢的韧性；Mn易使奥氏体晶粒粗化，对回火脆性敏感；降低P、S含量，提高钢的纯净度，对改善钢的韧性有重要作用 。

南昌20#-55#碳素结构钢很多对力学性能与表面硬度请求高的大锻件，锻后要经粗加工，再进行调质热处理或表面淬火。在热处理时，由于温度急巨变更，将产生很大的温度应力。南昌20#-55#碳素结构钢对策是：1）接纳合理的热处理规范，控制加热速率与冷却历程，削减加热缺点与温度应力； 2）幸免锻件中存在紧张的冶金缺点与残存应力；3）淬火后及时回火。回火脆性系碳化物析出或磷、锡、锑、砷等有害微量元素沿晶界聚集而惹起的脆性增大的倾向。南昌20#-55#碳素结构钢防止回火脆性的对策是：1）削减钢中有害元素的含量； 2）削减钢中偏析； 3）幸免在回火脆性温度区热处理，适当快冷，防止有害组元富集。

南昌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。南昌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南昌20#-55#碳素结构钢一般工业用锻件，是指机床制造业、农用机械、农具制造和轴承工业等民用工业。②水轮发电机用锻件，像主轴和中间轴等。③南昌20#-55#碳素结构钢火电站用锻件，像转子、叶轮、护环主轴等。④冶金机械，像冷轧辊、热轧辊和人字齿轮轴等。⑤压力容器用锻件，像筒体、釜圈法兰和封头等。⑥船用锻件，像曲轴、尾轴、舵杆、推力轴和中间轴等。⑦锻压机械设备，像锤头、锤杆、水压机的立柱、缸体、轮轴压装机的支柱和缸体等。⑧模块锻件，主要是热模锻锤用的锻模。⑨汽车工业用锻件，像左、右转向节、前梁、车钩等，据统计在汽车中，锻压件占其质量的80%。