20Cr合金結構鋼大多用于制造心部強度要求較高，表面承受磨損、截面在30mm以下的或形狀復雜而負荷不大的滲碳零件(油淬)，如：機床變速箱齒輪、齒輪軸、凸輪、蝸桿、活塞銷、爪形離合器等；對熱處理變形小和高耐磨性的零件，滲碳后應進行高頻表面淬火，如模數小于3的齒輪、軸、花鍵軸等。此鋼也可在調質狀態下使用，用于制造工作速度較大并承受中等沖擊負荷的零件，這種鋼還可用作低碳馬氏體淬火用鋼，更進一步增加鋼的屈服強度和抗拉強度(約增加1.5～1.7倍)。

20Cr合金結構鋼淬火、低溫回火后具有良好的綜合力學性能，低溫沖擊韌性良好，回火脆性不明顯。滲碳時鋼的晶粒有長大趨勢，所以要求二次淬火，以提高心部韌性，不宜降溫淬火。當正火后硬度為170-217HB時，相對切屑加工性約為65%，焊接性中等，焊前應預熱到100-150℃，冷變形時塑性中等。

為了提高模具型腔的耐磨性，模具成型后需要進行滲碳處理，然后再進行淬火和低溫回火，從而保證模具表面具有很高硬度、高耐磨性而心部具有很好的韌性。對于使用壽命要求不很高的模具，也可以直接進行調質處理。國內也有不少應用低碳馬氏體剛強烈淬火制造冷作模具的實例。