Методами канавки и рентгеноструктурного анализа исследовано напряженное состояние в наплавленных прокатных валках с высокой твердостью поверхностного слоя из сплава типа Р2М9, сформированного плазменной наплавкой в среде азота. Установлено, что для работоспособности валков более благоприятно напряженное состояние в наплавленных валках, чем в валках, изготовленных по традиционной технологии. Для распределения напряжений по сечению наплавленного валка характерен плавный переход от сжимающих напряжений (600 МПа) в наплавленном слое к растягивающим напряжениям в основе валка (200 МПа). Повышение износостойкости наплавленных валков можно объяснить наличием в структуре твердого раствора α-Fe и мелкодисперсных карбонитридов на основе железа, вольфрама, хрома, молибдена и алюминия и созданием благоприятного напряженного состояния в поверхностном слое за счет реализации термического цикла плазменной наплавки в среде азота с низкотемпературным подогревом с последующим высокотемпературным отпуском.