Исследованы закономерности фазово-структурных превращений и формирования износостойких модифицированных поверхностных слоев быстрорежущих сталей при вневакуумной электронно-лучевой обработке. Найдены оптимальные режимы осуществления ЭЛО, которые позволяют получить модифицированный слой на поверхности быстрорежущих сталей толщиной 20 мкм с высокой твердостью и износостойкостью, состоящий из фрагментированного мартенсита с мелкими карбидными частицами. Установлено, что после ЭЛО повышается микротвердость быстрорежущих сталей до 9530 МПа, относительная износостойкость образцов быстрорежущих сталей увеличивается. Определено, что микротвердость в значительной степени зависит от значения тока электронного пучка и не сильно зависит от энергии пучка. Показано, что после ЭЛО повышается стойкость быстрорежущих сталей к абразивному износу, интенсивность изнашивания образцов быстрорежущих сталей Р6М5, Р9 и Р18 снижается на 60 %, что указывает на значительное повышение износостойкости быстрорежущих сталей. Экспериментально установлено, что рост твердости и износостойкости быстрорежущих сталей после ЭЛО является результатом формирования более фрагментированного мартенсита и уменшения размера карбидных частиц.