Запропоновано математичну модель конвективної термодифузії вуглецевого потенціалу в контрольованій атмосфері реакційної камери при термічній обробці легованих сталей. Модель подана системою диференційних рівнянь руху, нерозривності, перенесення теплоти та маси з відповідними початковими та граничними умовами. Завдяки використанню розробленої моделі визначено умови проходження процесу термічної обробки легованої сталі без її зневуглецювання.

Проведено комплекс теоретичних та експериментальних досліджень процесу навуглецювання каліброваної сталі в термічних печах з контрольованою атмосферою. Запропоновано методику підвищення рівня вуглецевого потенціалу атмосфери такого типу для забезпечення її раціонального складу під час термічної обробки різних сталей. Результати випробувань за виробничих умов свідчать про практично повну реставрацію зневуглецьованого поверхневого шару сталі.