Розроблено технологічні засади виробництва сталей різного ступеня легованості, модифікованих активними елементами на базі результатів аналізу процесів взаємодії легуючих і модифікуючих домішок з залізовуглецевим розплавом і домішками рідкої сталі; формування структурних зон у литому металі та утворення неметалічної фази в процесі твердіння. Розроблено методику вивчення процесів твердіння сталевих зливків з застосуванням рідкоземельних елементів (РЗЕ) як індикатора. Розглянуто динаміку наростання твердої фази. Вивчено закономірності формування з'єднань активних елементів з домішками рідкої сталі. Досліджено вплив модифікування та легування на властивості сталей різних класів. Запропоновано вдосконалену методику розрахунку кількості твердої фази в твердіючому зливку з урахуванням об'єму кристалів, що зародились в рідко-твердій області. Установлено, що з'єднання РЗЕ з киснем і сіркою відіграють роль підкладок для зародків основного сплаву, але не суттєво впливають на процеси формування структурних зон зливка. Винайдено спосіб введення модифікаторів у рідкий метал та розроблено пристрої для його реалізації. Як модифікатор запропоновано використання Ф1-РЗЕ-брикету для середньовуглецевих сталей та Ф1-РЗЕ-моноліту для низьковуглецевої нестаріючої сталі 08Ю. Наведено спосіб рафінування металу литої паспортної заготовки від шкідливих домішок. Установлено зв'язок між твердістю металу машинобудівних деталей та їх властивостями, розраховано кореляційні рівняння залежностей. Розроблено конструкційну сталь АЦ35ХГАФТ.