Одним из перспективных направлений увеличения стойкости режущего инструмента из быстрорежущей стали является его карбонитрирование. Процесс основан на насыщении поверхности азотом и углеродом. Карбонитрированию подвергают режущий инструмент изготовленный из всех марок быстрорежущей стали, после окончательной термической и механической обработки. Инструмент для карбонитрирования должен быть очищен от грязи, обезжиренным, без каких-либо защитных, оксидных или других покрытий. Для данного процесса используют печь-ванну, снабженную системой вентиляции. Оптимальным режимом карбонитрирования быстрорежущих сталей следует считать температуру 560 оС и выдержку 20-25 мин.

Режим позволяет при достаточной толщине диффузионного слоя получать максимальную твердость, плавно изменяющуюся от поверхности к сердцевине изделия. Оптимальная глубина карбонитридного слоя для режущего инструмента составляет 20-30 мкм, микротвердость слоя 970-1200 мкм. Микроструктура карбонитридного слоя при всех режимах практически одинакова и состоит из двух зон. На поверхности диффузионного слоя расположена светлая нетравящаяся полоса – карбонитридная фаза. За зоной нитрокарбидов расположена травящаяся зона-тонкая смесь феррита, карбидов, нитридов, карбонитридов железа и легирующих элементов. Наибольшая толщина этого слоя 60-65 мкм получается при 550-570оС и выдержке 30 мин.

Карбонитрирование значительно увеличивает стойкость и износостойкость быстрорежущей стали. Например, после карбонитрирования сверла диаметром 25 мм, изготовленного из стали марки Р6М5, средний период стойкости увеличивается с 50 мин. до 125 мин., т.е. в 2,5 раза.