Осуществлен анализ влияния структуры стали электрошлакового переплава (ЭШП) на свойства цементированных и азотированных поверхностей деталей машин. Отмечено, что при использовании ЭШП достигается наибольшая эффективность упрочнения зубьев зубчатых колес как цементацией, так и ионным азотированием. Литая сталь, закристаллизовавшаяся в водоохлаждаемой металлической форме, обладает не только повышенной прочностью (по сравнению с прокатом), но и ускоренной диффузией углерода при цементации и азота при азотировании. Обнаруженные закономерности обусловлены более равномерной структурной и химической однородностью приграничных объемов зерна, в формировании которых особая роль отводится примесной меди. Равномерная концентрация меди в указанных объемах стали ЭШП не только снижает склонность материала к локализации пластической деформации при его деформировании, но и способствует более эффективному формированию упрочненного слоя при азотировании и цементации деталей. Отмеченные особенности являются основой повышения несущей способности крупногабаритных зубчатых колес, получаемых из литых заготовок электрошлакового передела. Проведен комплекс исследований и получены результаты, которые свидетельствуют о том, что управление зернограничными эффектами в стальном современном материале на стадии его кристаллизации может быть существенным фактором повышения характеристик упрочненного слоя при изготовлении цементированных и азотированных зубчатых колес из литых заготовок электрошлакового переплава.