Изобретение относится к способам упрочняющей обработки стальных деталей машин и инструментов без изменения их первоначальных размеров и структуры. Для повышения долговечности стальных изделий, после подготовки их поверхности проводят гидрохимическую обработку в течение 40-100 мин в кипящей водо-дисперионной среде, содержащей нанооксид олова, марганца, кремния, свинца, кобальта, никеля, алюминия, молибдена, цинка, сурьмы, ванадия, висмута, бора, бериллия, циркония, железа, хрома, вольфрама, титана или меди с концентрацией 0,5-50 г/л и поверхностно-активного вещества с концентрацией 0,5-50 г/л с добавкой в эту среду аммиака для поддержания щелочного состояния среды (рН >7), а затем нагревают изделия в воздушной среде при температуре 140-200 °С. В результате создается двойное упрочнение стальных изделий: 1) на поверхности осаждается нанооксидное твердосмазочное покрытие с очень низким коэффициентом трения, 2) в подслое формируется зона повышенных напряжений сжатия, сравнимых с уровнем напряжений, получаемых методами ППД, что в целом существенно улучшает работоспособность стальных изделий.