Представлены результаты комплексных исследований биметаллических образцов, полученых в результате заливки конструкционной стали Ст3 между листами нержавеющей стали Х18Н9Т, помещенных в изложницу с последующей горячей прокаткой трехслойного листа. Таким образом, по внешнему краю образца с обеих сторон был расположен плакирующий слой – сталь Х18Н9Т, в центре слой основного металла – сталь Ст3. Анализ границы соединения подтвердил отсутствие дефектов, его сплошность и высокое качество. Исследование микроструктуры области сопряжения методами оптической, атомно-силовой и электронной металлографии показало, что в направлении от перлитной стали к аустенитной имеют место три структурных составляющих: разупрочненный участок ферритной прослойки; упрочненный участок ферритной прослойки; темнотравящаяся прослойка со стороны аустенитной стали. Методами атомно- силовой микроскопии, в частности контактным методом в режиме «постоянной силы», и оптической металлографии установлено, что со стороны стали Ст3 по мере приближения к границе сопряжения вместо типичной для низкоуглеродистой стали структуры, состоящей из матрицы феррита с перлитными колониями, образуется обезуглероженный слой с чисто ферритной структурой, а со стороны стали Х18Н9Т – науглероженный слой. Кроме того, на границе обнаружен промежуточный слой (карбидный) глубиной до 50 мкм. Характер изменения микротвердости в области сопряжения углеродистой стали Ст3 с плакирующим слоем нержавеющей стали Х18Н9Т показывает значительное повышение прочности материалов. Микроэлементный анализ области соединения Ст3 – Х18Н9Т позволил установить характер изменения концентрации легирующих элементов по мере приближения к границе их соединения. Наличие хрома в стали Ст3 и рост концентрации углерода в нержавеющей стали подтвердили предположение о формировании двух взаимнонаправленных диффузионных потоках, а именно, диффузии углерода из стали Ст3 и легирующих элементов из стали Х18Н9Т. Образующиеся в результате карбиды объясняют повышенную твердость обеих сталей вблизи зоны соединения.