В 1954 г. для литых башен толщиной стенок до 250 мм на Мариупольском заводе им. Ильича создали сталь МБЛ-1 (Мариупольская броневая, литая - первая) с уменьшенным содержанием никеля и повышенным содержанием марганца и хрома. Со второй половины 1950-х гг. эта сталь наряду с 90Л стала использоваться для отливки корпусов башен танка Т-54 и его модификаций на заводах №174, №78 и Мариупольском (Ждановском) заводе им. Ильича. На заводе №183 корпуса башен продолжали отливать из стали 74Л.

Одновременно в ЦБЛ-1 занимались повышением уровня противоснарядной стойкости литой брони марок МБЛ-1 и 74Л путем увеличения в них процентного содержания углерода. Эти работы завершились в 1958 г. В ходе НИОКР на заводах №78 и №174 были изготовлены, соответственно, 745 и 27 башен, часть из которых прошла испытания снарядным обстрелом. Испытания подтвердили возможность повышения нормы технических условий для башни Т-54 из данных марок броневых сталей с 715 до 735 м/с при содержании углерода 0,32-0,36%.

Защитные свойства корпуса и башни танка Т-54 при снарядном обстреле с заданной дальности, как показали испытания, оказались недостаточными для обеспечения его высоких боевых свойств в целом. Не менее важным также являлось повышение надежности установок (монтажа), исключение поломок и разрушений приборов, механизмов и агрегатов, располагавшихся внутри танка при попадании осколочно-фугасных и бронебойных снарядов со скоростями непробития брони, т.е. конструктивной прочности.

Существенному повышению конструктивной прочности танка Т-54 способствовало изменение конструкции его башни в 1949 и 1950 гг.  Так, например, попадания 85-мм осколочно-фугасного снаряда в скосы башни танка Т-54 обр. 1947/48 г. (в зависимости от места) вызывали:
-  прогиб подбашенного листа в районе люка механика-водителя до 30 мм;
-  разрушение крепления крышки люка механика-водителя и срыв ее;
-  деформацию или разрушение погонов шариковой опоры башни в результате низких показателей их ударной прочности (сталь 65Г), приводивших к заклиниванию шариковой опоры башни, а иногда и к срыву башни с корпуса;
-  разрушение механизма поворота башни;
-  разрушение крыши над двигателем и над радиатором.

Введение в 1950 г. башни сферической формы исключило рикошетирование бронебойных снарядов в подбашенный лист при попадании в любую ее точку и значительно уменьшило действие осколочно-фугасных снарядов. Кроме того, при ядерном взрыве существенно уменьшилась вероятность срыва башни с корпуса танка. Тем не менее попадания снарядов в башню вызывали образование сквозных трещин поперек погонов шариковой опоры башни, а иногда и отрыв части погона. С целью устранения указанных дефектов в 1952 г. материал погонов заменили на сталь 45ХНА, ударная вязкость которой оказалась выше ударной вязкости стали 65Г в 3-5 раз. В 1954 г. ввели закалку погонов токами высокой частоты (ТВЧ), что повысило их износостойкость, а с 1956 г. внедрили в серийное производство усиленное погонное устройство с шариками диаметром 13/16".

С целью повышения эффективности защиты экипажа и внутреннего оборудования танка Т-54 от поражения непробивным действием бронебойных и осколочно-фугасных снарядов калибра 85 и 100 мм во ВНИИ-100 совместно с ОКБ-43 в 1952 г. провели исследования по разработке и применению подбоя и специального материала - поропласта ПХВ-Э. В результате НИОКР были выпущены чертежи элементов защиты экипажа танка Т-54 с применением поропласта ПХВ-Э, которые впоследствии использовались при создании противоатомной (противорадиационной) защиты ПАЗ.

Большое внимание уделялось прочности смотровых приборов. Так, на танках выпуска до 1953 г. прочность основания смотровых приборов механика-водителя, а также их крепления в основании была недостаточной. Попадания снарядов в лобовые детали корпуса приводили к разрушению основания, в результате чего замена вышедших из строя приборов наблюдения оказалась практически невозможной. Поэтому в 1953 г. основание смотровых приборов значительно усилили за счет изменения марки стали (сталь 3 на сталь 37ХС) и введения термообработки, утолщения правой шахты на 2 мм (12 мм вместо 10 мм), увеличения сечения сварных швов и перевода на приварку аустенитными электродами. Кроме того, установили измененный стопор смотрового прибора механика-водителя с ограничительным штифтом. В 1956 г. стопор прибора опять изменили, увеличив длину заделки стопора в основании прибора (более чем вдвое) и значительно уменьшив массу головки стопора. Заменили также и материал стопора (сталь 45 на сталь 37ХС).

Значительное число изменений было внесено для повышения прочности болтовых соединений. Болты, изготавливавшиеся из углеродистой стали, в ряде случаев оказались ненадежными. При обстреле корпусов и башен они разрушались, в результате чего нарушалась прочность крепежа различных узлов и механизмов. Иногда это приводило к их срыву (копиры командирского устройства, приборы МК-4 и ТПК-1, ограждение погонов опоры башни, крыша над радиатором, крепление щитка спаренного пулемета СГМТ, стеллаж боекомплекта в нише башни и др.).

Проведенная в 1951 -1953 гг. замена материала болтов на сталь 37ХС повысила прочность болтовых соединений. Следует заметить, что в ряде случаев это стало не только единственным вариантом, обеспечивавшим надежность крепления, но и одним из элементов конструктивного упрочнения в данном месте. Например, одновременно с усилением фланцев смотровых приборов МК-4 и ТПК-1 за счет изменения материала шпилек (сталь 15 на сталь 37ХС) с термообработкой, проведенным в 1953 г., усилили и крепление дужек замков приборов за счет введения их фиксации на оси. Причем на правом приборе МК-4, помимо усиления крепления дужки, усилили и саму дужку путем увеличения периметра заварки ушек.

Серьезное внимание уделили и надежности фиксации съемных и откидных узлов, приборов и механизмов. Так, крепление дужек смотровых приборов ввели именно из-за случаев частого самопроизвольного нарушения их фиксации при снарядном обстреле.

На танках выпуска до 1950 г. отсутствовали фиксаторы закрывающих механизмов крышки люка механика-водителя, и при попадании снарядов в лобовые детали происходило самопроизвольное открывание крышки. Введение фиксации крышки в закрытом положении в 1950 г. и установка измененного стопора люка с закреплением рукоятки в закрытом положении в 1953 г. усилили надежность крепления крышки, но не решили задачи повышения живучести и работоспособности в целом.

Попадания снарядов в корпус и башню танков выпуска 1947-1950 гг. вызывали выпадение выстрелов на пол боевого отделения как из бортовой боеукладки, так и из боеукладки, расположенной в нише башни. Эти дефекты устранили в 1954 г., усилив крепление самих стеллажей и элементов фиксации выстрелов в хомутах за счет изменения приварки шарниров и усовершенствования откидной дужки.

Следует отметить, что на надежность крепления и фиксацию большое влияние оказывала масса съемных деталей и узлов, в связи с чем вопрос уменьшения их массы приобрел первостепенное значение. Так, например, повысить прочность крепления копира командирского люка при снарядном обстреле в 1953 г. путем увеличения диаметра винтов с 6 до 8 мм и заменой в 1954 г. винтов на болты из стали 37ХС в полной мере не удалось. Эту проблему решили только за счет уменьшения массы самого копира.

Одновременно с повышением надежности и жесткости крепления ряда съемных деталей немаловажное значение имели вопросы амортизации некоторых приборов. Их жесткое крепление в силу больших динамических нагрузок (ускорения доходили до 11000-13000 g), передаваемых от броневых деталей при снарядных попаданиях, было недопустимо. К числу таких приборов, в первую очередь, относились приборы наблюдения и агрегаты электрооборудования. Существующая установка радиостанции с ТПУ с резиновыми амортизаторами, как правило, обеспечивала их работоспособность после ряда снарядных попаданий по башне.