MX2014006120A

MX2014006120A - Herramienta para laminador perforador.

Info

Publication number: MX2014006120A
Application number: MX2014006120A
Authority: MX
Inventors: Kenji Ichino; Seiji Ozaki; Tetsuo Mochida
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2014-08-27
Also published as: US9194031B2; IN2014MN00820A; BR112014013153A2; JP2013112869A; EP2786813A4; JP5321673B2; US20150176107A1; EP2786813B1; CN103974787B; EP2786813A1; BR112014013153B1; CN103974787A; WO2013080528A1

Abstract

Se proporcionan una herramienta para un laminador perforador con excelente resistencia al desgaste y un método para la producción de la herramienta para un laminador perforador. Una capa de cascarilla está formada en una capa de superficie de un acero de sustrato que tiene una composición que contiene, en una base de % en masa, C: 0.05% a 0.5%, Si: 0.1% a 1.5%, Mn: 0.1% a 1.5%, Cr: 0.1% a 1.5%, Mo: 0.6% a 3.5%, W: 0.5% a 3.5%, y Mb: 0.1% a 1.0% y que contiene adicionalmente Co: 0.5% a 3.5% y Ni: 0.5% a 4.0% a fin de satisfacer 1.0 < Ni + Co < 4.0. La capa de cascarilla incluye una capa de cascarilla de estructura de red que está formada sobre un lado de acero de sustrato, tiene un espesor de 10 a 200 µm en una dirección de profundidad, y está entrelazada de forma intrincada con un metal. Una microestructura sobre el lado de acero de sustrato en un intervalo de por lo menos 300 µm en la dirección de profundidad desde una interfaz entre la capa de cascarilla de estructura de red y el acero de sustrato contiene una fase de ferrita en una fracción de área de 50% o más, la fase de ferrita contiene 400 /mm2 o más de granos de ferrita que tienen una longitud máxima de 1 a 60 µm. Tal microestructura se puede formar mediante la realización de un tratamiento térmico de formación de cascarilla en el cual, después de calentamiento, enfriamiento a por lo menos 700 °C se lleva a cabo con un primer enfriamiento rápido y un segundo enfriamiento lento. De esta manera, se mejora la adherencia de la capa de cascarilla y se aumenta el tiempo de vida de la herramienta para un laminador perforador.

Description

HERRAMIENTA PARA LAMINADOR PERFORADOR CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a la producción de un tubo sin costura y particularmente a la mejora en la resistencia al desgaste de una herramienta para un laminador perforador tal como un mandril utilizado para perforación.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA El método de perforación Mannesmann ha sido conocido por la mayoría como un método para la producción de un tubo sin costura. En este método, primero, un material que será perforado (palanquilla redonda) que se calienta a una temperatura específica se somete a un proceso de perforación con un laminador perforador para obtener una envoltura hueca. Posteriormente, el espesor de pared se disminuye mediante el uso de un laminador alargador tal como un alargador, un laminador punzonador, o un laminador de mandril. Adicionalmente, se lleva a cabo recalentamiento cuando es necesario y posteriormente el diámetro externo se disminuye principalmente con un laminador de reducción por estirado o un laminador acabador para obtener un tubo sin costura que tiene un tamaño predeterminado.

Ejemplos de un laminador perforador conocido incluyen un punzón Mannesman en el cual un par de rodillos inclinados, un mandril de perforación y dos zapatas guía están combinados; un punzón de tres rodillos en el cual tres rodillos inclinados y un mandril de perforación están combinados; y un punzón de rodillos prensadores en el cual dos rodillos acanalados y un mandril de perforación están combinados. En el proceso de perforación que utiliza tal laminador perforador, una herramienta (mandril) para un laminador perforador está expuesta a una alta temperatura y a un alto entorno de carga durante un largo tiempo y se producen fácilmente el desgaste, la erosión y similares. Por lo tanto, tal como se describe en los Documentos de Patente 1, 2, 3, 4, y 5, se ha evitado el desgaste de una herramienta para un laminador perforador mediante la formación de una cascarilla de óxido que tiene un espesor de varias decenas de micrómetros a varios cientos de micrómetros sobre una superficie de la herramienta a través de un tratamiento térmico de formación de cascarilla de óxido a alta temperatura.

Sin embargo, en años recientes, ha habido una demanda creciente de tubos sin costura de acero de alta aleación hechos de, por ejemplo, acero Crl3 y acero inoxidable que tienen alta resistencia a la deformación en caliente y una superficie sobre la cual no se forma fácilmente una cascarilla de óxido. Las tecnologías descritas en los Documentos de Patente 1, 2, 3, 4, y 5 plantean el problema de que, cuando se perfora tal acero de alta aleación, una herramienta se desgasta rápidamente.

En vista del problema anterior, los inventores de la presente invención han propuesto una herramienta para un laminador perforador con excelente resistencia al desgaste en el Documento de Patente 6. En la tecnología descrita en el Documento de Patente 6, la herramienta tiene una composición que contiene C: 0.05% a 0.5%, Si: 0.1% a 1.5%, Mn: 0.1% a 0.5%, Cr: 0.1% a 1.0%, Mo: 0.5% a 3.0%, W: 0.5% a 3.0%, y Nb: 0.1% a 1.5% y que contiene adicionalmente Co: 0.1% a 3.0% y Ni: 0.5% a 2.5% de tal manera que (Ni + Co) satisface menos de 4% y más de 1%. La herramienta tiene una capa de cascarilla en la capa de superficie de la misma y la capa de cascarilla incluye una capa de cascarilla de estructura de red entrelazada de forma intrincada con un metal sobre el lado de acero de sustrato. Adicionalmente, la herramienta para un laminador perforador incluye una microestructura que contiene una fase de ferrita en una fracción de área de 50% o más, la microestructura está formada sobre el lado de acero de sustrato desde la interfaz de la capa de cascarilla. Esto puede aumentar el tiempo de vida de la herramienta y mejora la productividad de los tubos sin costura de acero de alta aleación con un laminador perforador .

DOCUMENTOS DE PATENTE PTL 1: Publicación de Solicitud de Patente Japonesa sin Examinar No. 59-9154.

PTL 2: Publicación de Solicitud de Patente Japonesa sin Examinar No. 63-69948.

PTL 3: Publicación de Solicitud de Patente Japonesa sin Examinar No. 08-193241.

PTL 4: Publicación de Solicitud de Patente Japonesa sin Examinar No. 10-5821.

PTL 5: Publicación de Solicitud de Patente Japonesa sin Examinar No. 11-179407.

PTL 6: Publicación de Solicitud de Patente Japonesa sin Examinar No. 2003-129184.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN PROBLEMA TÉCNICO En años recientes, el entorno en el cual se utilizan los tubos sin costura se ha vuelto cada vez más severo. Para resistir tal entorno que se ha vuelto cada vez más severo, se requiere que los tubos sin costura utilizados sean de alta calidad y que se tienda a utilizar un acero de alta aleación. Esto aumenta la resistencia a la deformación en caliente de un material que será perforado, y la carga en la herramienta para un laminador perforador durante la perforación tiende a volverse cada vez más grande. Por otra parte, se ha demandado fuertemente una reducción en el costo de producción y se ha deseado un aumento adicional en el tiempo de vida de una herramienta para un laminador perforador. Por lo tanto, incluso la tecnología descrita en el Documento de Patente 6 no puede satisfacer de manera suficiente las demandas recientes de una herramienta para un laminador perforador, y en consecuencia se ha demandado de una manera más fuerte un aumento adicional en el tiempo de vida de una herramienta para un laminador perforador. En particular, debido a que a menudo se forma una cantidad en exceso de cascarilla de óxido con el fin de aumentar el tiempo de vida de una herramienta para un laminador perforador, se producen un desprendimiento parcial de una cascarilla de óxido, una caída de cascarilla de óxido y similares. Esto produce el deterioro de la superficie de un mandril y una disminución en el diámetro de la herramienta, lo que resulta en, por ejemplo, la formación de defectos sobre una superficie interna del tubo y una disminución en la precisión dimensional de un tubo. En consecuencia, el tiempo de vida de una herramienta se disminuye. Por lo tanto, ha habido una fuerte demanda de una mejora en la resistencia al desgaste, tal como un aumento adicional en el tiempo de vida de una herramienta. Es un objetivo de la presente invención proporcionar una herramienta para un laminador perforador que supera los problemas de la técnica relacionada y tiene excelente resistencia al desgaste.

SOLUCIÓN AL PROBLEMA.

Para lograr el objetivo anterior, los inventores de la presente invención han estudiado a fondo acerca de las influencias de diversos factores sobre el tiempo de vida de una herramienta. En consecuencia, los inventores han encontrado que existe una herramienta para un laminador perforador que tiene un tiempo de vida significativamente largo en algunos casos poco frecuentes. Como resultado de una investigación detallada sobre la microestructura de la herramienta que tiene un tiempo de vida largo, los inventores han encontrado que una microestructura sobre el lado de acero de sustrato directamente por debajo de la interfaz entre el acero de sustrato y una capa de cascarilla de estructura de red que está formada en una capa de superficie del acero de sustrato y en la cual un metal y una cascarilla están entrelazados de forma intrincada entre si, contiene una capa dominante de ferrita que contiene un gran número de granos de ferrita finos. La herramienta para un laminador perforador que tiene tal microestructura tiene una cascarilla de estructura de red fina. Los inventores de la presente invención han considerado que la cascarilla de estructura de red fina mejora la resistencia al desprendimiento de una capa de cascarilla y aumenta significativamente el tiempo de vida de la herramienta.

La presente invención se ha finalizado sobre la base de los hallazgos anteriores con estudios adicionales. Es decir, la esencia de la presente invención es la siguiente . (1) Una herramienta para un laminador perforador con excelente resistencia al desgaste incluye una capa de cascarilla en una capa de superficie de un acero de sustrato, en donde el acero de sustrato tiene una composición que contiene, en una base de % en masa, C: 0.05% a 0.5%, Si: 0.1% a 1.5%, Mn: 0.1% a 1.5%, Cr : 0.1% a 1.5%, Mo: 0.6% a 3.5%, W: 0.5% a 3.5%, y Nb: 0.1% a 1.0% y que contiene adicionalmente Co: 0.5% a 3.5% y Ni: 0.5% a 4.0% a fin de satisfacer la fórmula (1) a continuación, con el resto siendo Fe e impurezas incidentales. 1.0 < Ni + Co < 4.0 · ¦ ¦ (1) (en donde Ni representa un contenido (% en masa) de níquel y Co representa un contenido (% en masa) de cobalto) . La capa de cascarilla que incluye una capa de cascarilla de estructura de red que está formada sobre un lado de acero de sustrato, tiene un espesor de 10 a 200 µp? en una dirección de profundidad, y está entrelazada de forma intrincada con un metal. Una microestructura sobre el lado de acero de sustrato en un intervalo de por lo menos 300 µ?? en la dirección de profundidad desde una interfaz entre la capa de cascarilla de estructura de red y el acero de sustrato contiene una fase de ferrita en una fracción de área de 50% o más, la fase de ferrita contiene 400 /mm2 o más de granos de ferrita que tienen una longitud máxima de 1 a 60 \im. (2) En (1), la composición contiene adicionalmente Al: 0.05% o menos.

EFECTOS VENTAJOSOS DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la presente invención, se puede lograr un aumento significativo en el tiempo de vida de una herramienta para un laminador perforador y se puede reducir el costo de las herramientas. Adicionalmente, se puede mejorar la productividad de tubos sin costura de acero de alta aleación y se puede reducir el costo de producción de tubos sin costura de acero de alta aleación. En consecuencia, se logran ventajas industriales significativas .

DESCRIPCIÓN BREVE DE LAS FIGURAS La Fig. 1 es una vista ilustrativa que muestra esquemáticamente una microestructura en sección transversal cerca de una interfaz entre una capa de cascarilla y un metal .

Las Figs. 2(a) a 2(c) son vistas ilustrativas que muestran esquemáticamente modelos de tratamiento térmico aplicados en la presente invención.

Las Figs. 3(a) a 3(c) son vistas ilustrativas que muestran esquemáticamente modelos de tratamiento térmico utilizados en los Ejemplos.

DESCRIPCIÓN DE MODALIDADES Una herramienta para un laminador perforador de acuerdo con la presente invención es una herramienta para un laminador perforador que incluye una capa de cascarilla en una capa de superficie de un acero de sustrato que tiene una composición particular. Primero, serán descritas las razones de las limitaciones en la composición de un acero de sustrato. En lo sucesivo, % en masa se expresa simplemente como % a menos que se especifique lo contrario.

C: 0.05% a 0.5% El C es un elemento que se disuelve en un acero de sustrato y de esta manera aumenta la resistencia del acero de sustrato y suprime la reducción en la resistencia a la alta temperatura del acero de sustrato mediante la formación de un carburo. Para lograr tales efectos, 0.05% o más de C debe estar contenido. Por otra parte, a un contenido de C que es superior a 0.5% es difícil proporcionar, en el acero de sustrato, una microestructura en la cual se precipita una fase de ferrita. Adicionalmente, disminuye el punto de fusión y disminuye la resistencia a la alta temperatura, lo cual acorta el tiempo de vida del mandril. En consecuencia, el contenido de C está limitado al intervalo de 0.05% a 0.5%. El contenido de C es preferiblemente de 0.1% a 0.4%.

Si: 0.1% a 0.5% El Si aumenta la resistencia del acero de sustrato a través del endurecimiento por solución y también aumenta la actividad del carbono del acero de sustrato, con lo cual una capa descarburada se forma fácilmente y una microestructura en la cual se precipita una fase de ferrita se forma fácilmente en el acero de sustrato. Para lograr tales efectos, 0.1% o más de Si debe estar contenido. Por otra parte, a un contenido de Si que es superior a 1.5%, se forma un óxido denso sobre una superficie del acero de sustrato, lo cual inhibe la formación de una capa de cascarilla de estructura de red. En consecuencia, el contenido de Si está limitado al intervalo de 0.1% a 1.5%. El contenido de Si es preferiblemente de 0.2% a 1.0%.

Mn: 0.1% a 1.5% El Mn se disuelve en un acero de sustrato y de esta manera aumenta la resistencia del acero de sustrato; y también se une al S que se mezcla como una impureza y que perjudica la calidad de un material y forma MnS, con lo cual se suprimen los efectos adversos del S. Para lograr tales efectos, 0.1% o más de Mn debe estar contenido. Por otra parte, a un contenido de Mn que es superior a 1.5%, se inhibe el crecimiento de la cascarilla de estructura de red. En consecuencia, el contenido de Mn está limitado al intervalo de 0.1% a 1.5%. El contenido de Mn es preferiblemente de 0.2% a 1.0%.

Cr: 0.1% a 1.5% El Cr se disuelve en un acero de sustrato y de esta manera aumenta la resistencia del acero de sustrato; y también forma un carburo y aumenta la resistencia a la alta temperatura, con lo cual se mejora la resistencia al calor de un mandril. El Cr también es un elemento que se oxida más fácilmente que el Fe y de esta manera facilita la oxidación selectiva. Para lograr tales efectos, 0.1% o más de Cr debe estar contenido. Por otra parte, a un contenido de Cr que es superior a 1.5%, se forma un óxido de Cr denso, lo cual inhibe el crecimiento de una capa de cascarilla de estructura de red. Adicionalmente, se disminuye la actividad del carbono del acero de sustrato y se inhibe el crecimiento de una capa descarburada, lo cual suprime la formación de una microestructura en la cual se precipita una fase de ferrita. En consecuencia, el contenido de Cr está limitado al intervalo de 0.1% a 1.5%. El contenido de Cr es preferiblemente de 0.2% a 1.0%.

Mo: 0.6% a 3.5% El Mo es un elemento importante que se somete a microsegregación en una fase de ferrita y de esta manera produce la oxidación selectiva, con lo cual se facilita la formación de una capa de cascarilla de estructura de red. Un óxido de Mo comienza a sublimarse a una temperatura de 650 °C o superior y de esta manera forma una trayectoria de H2, H20, CO, y CO2 en una reacción de oxidación, con lo cual se facilitan la oxidación selectiva y la formación de una capa descarburada. Tales efectos se logran cuando 0.6% o más de Mo está contenido. Por otra parte, a un contenido de Mo que es superior a 3.5%, se produce la microsegregacion de forma gruesa, lo cual suprime el crecimiento de una capa de cascarilla de estructura de red y degrada la adherencia de la capa de cascarilla. Adicionalmente, disminuye el punto de fusión, lo cual facilita la erosión de un mandril y degrada la resistencia al calor. En consecuencia, el contenido de Mo está limitado al intervalo de 0.6% a 3.5%. El contenido de Mo es preferiblemente de 0.8% a 2.0%.

W: 0.5% a 3.5% De manera similar al Mo, el W se somete a microsegregacion en una fase de ferrita y de esta manera facilita la oxidación selectiva. El también promueve la formación de porciones negativamente segregadas de Ni y Co y facilita el crecimiento de una capa de cascarilla de estructura de red. Adicionalmente, el W aumenta la resistencia del acero de sustrato a través del endurecimiento por solución y forma un carburo, con lo cual se aumenta la resistencia a la alta temperatura de un mandril. Tales efectos se logran cuando 0.5% o más de está contenido. Sin embargo, a un contenido de W que es superior a 3.5%, se produce la microsegregacion de forma gruesa, lo cual inhibe el crecimiento de una capa de cascarilla de estructura de red. Adicionalmente, disminuye el punto de fusión de la cascarilla, lo cual facilita la erosión del mandril. En consecuencia, el contenido de W está limitado al intervalo de 0.5% a 3.5%. El contenido de W es preferiblemente de 1.0% a 3.0%.

Nb: 0.1% a 1.0% El Nb es un elemento de formación de carburos que se une al C y forma un carburo; y disminuye la cantidad de C libre en el acero de sustrato y facilita la formación de una fase de ferrita, con lo cual se contribuye a la formación de una capa dominante de ferrita. Un carburo de Nb se forma fácilmente en un limite de grano y también se oxida muy fácilmente. Por lo tanto, el carburo de Nb sirve como una trayectoria de entrada de oxigeno y facilita el crecimiento de una capa de cascarilla. Adicionalmente, el Nb tiene una alta afinidad por el Mo y de esta manera facilita la microsegregación del Mo . Para lograr tales efectos, 0.1% o más de Nb debe estar contenido. Por otra parte, a un contenido de Nb que es superior a 1.0%, el carburo se vuelve grueso, lo cual produce fácilmente daño en forma de grietas en un mandril. En consecuencia, el contenido de Nb está limitado al intervalo de 0.1% a 1.0%. El contenido de Nb es preferiblemente de 0.1% a 0.8%.

Co: 0.5% a 3.5% El Co se disuelve en un acero de sustrato y de esta manera aumenta la resistencia a la alta temperatura del acero de sustrato; y facilita la oxidación selectiva de Fe y Mo debido a que el Co se oxida menos que el Fe y el Mo, con lo cual se facilita la formación de una cascarilla de estructura de red. En el proceso de crecimiento de la cascarilla de estructura de red, el Co se concentra en un metal cerca de la porción selectivamente oxidada. En una región de metal en la cual se concentra el Co, la oxidación se suprime y de esta manera se forma fácilmente una microestructura en la cual el metal y la cascarilla están entrelazados de forma intrincada. Debido a que la región de metal en la cual se concentra el Co tiene una alta expansibilidad, la afinidad entre el metal y la cascarilla de estructura de red se mejora y de esta manera se puede evitar el desprendimiento de la cascarilla. Para lograr tales efectos, 0.5% o más de Co debe estar contenido. Por otra parte, a un contenido de Co que es superior a 3.5%, el Co se concentra linealmente en la interfaz entre el acero de sustrato y la capa de cascarilla, y la oxidación selectiva de Mo y Fe se suprime, lo cual hace difícil el crecimiento de la capa de cascarilla de estructura de red. En consecuencia, el contenido de Co está limitado al intervalo de 0.5% a 3.5%. El contenido de Co es preferiblemente de 0.5% a 3.0%.

Ni : 0.5% a 4.0% El Ni se disuelve en un acero de sustrato y de esta manera aumenta la resistencia y la tenacidad del acero de sustrato; y facilita la oxidación selectiva de Fe y o debido a que el Ni se oxida menos que el Fe y el Mo, con lo cual se facilita la formación de una cascarilla de estructura de red. En el proceso de crecimiento de la cascarilla de estructura de red, el Ni se concentra en un metal cerca de la porción selectivamente oxidada. En una región de metal en la cual se concentra el Ni, la oxidación se suprime y de esta manera se forma fácilmente una microestructura en la cual el metal y la cascarilla están entrelazados de forma intrincada. Debido a que la región de metal en la cual se concentra el Ni tiene una alta expansibilidad, la afinidad entre el metal y la cascarilla de estructura de red se mejora y de esta manera se puede evitar el desprendimiento de la cascarilla. Para lograr tales efectos, 0.5% o más de Ni debe estar contenido. Por otra parte, a un contenido de Ni que es superior a 4.0%, el Ni se concentra linealmente en la interfaz entre el acero de sustrato y la capa de cascarilla, y la oxidación selectiva de Mo y Fe se suprime, lo cual hace difícil el crecimiento de la capa de cascarilla de estructura de red. En consecuencia, el contenido de Ni está limitado al intervalo de 0.5% a 4.0%. El contenido de Ni es preferiblemente de 1.0% a 3.0%.

Los contenidos de Ni y Co se ajustan a fin de estar dentro de los intervalos anteriores y satisfacer la siguiente fórmula (1) . 1.0 < Ni + Co < 4.0 · ¦ · (1) (en donde Ni representa un contenido (% en masa) de níquel y Co representa un contenido (% en masa) de cobalto) . Si (Ni + Co) , que es el total de los contenidos de Ni y Co, es 1.0 o menos, la formación de la capa de cascarilla de estructura de red es insuficiente. Si (Ni + Co) es 4.0 o más, cantidades en exceso de Ni y Co se concentran en la interfaz entre el acero de sustrato y la capa de cascarilla, y la oxidación selectiva de Fe y Mo se suprime, lo cual hace difícil la formación de la capa de cascarilla de estructura de red. En consecuencia, (Ni + Co) está limitado a más de 1.0 y menos de 4.0.

Los componentes descritos anteriormente son componentes fundamentales. Además de los componentes fundamentales, Al: 0.05% o menos puede estar contenido opcionalmente como un componente selectivo.

Al : 0.05% o menos El Al sirve como un desoxidante y puede estar contenido opcionalmente. Tal efecto se logra significativamente cuando 0.005% o más de Al está contenido. Por otra parte, a un contenido de Al que es superior a 0.05%, se degrada la colabilidad y se generan fácilmente defectos tales como agujeros y cavidades de contracción. Adicionalmente, a un contenido de Al en exceso que es superior a 0.05%, se forma un película de AI2O3 densa sobre la superficie durante un tratamiento térmico, lo cual inhibe la formación de la capa de cascarilla de estructura de red. En consecuencia, cuando el Al está contenido, el contenido de Al está limitado preferiblemente a 0.05% o menos.

En lugar de Al, REM: 0.05% o menos y Ca : 0.01% o menos puede estar contenido como un desoxidante. El balance de los componentes diferentes a aquellos descritos anteriormente es Fe e impurezas incidentales. Las impurezas incidentales permisibles son: P: 0.05% o menos, S: 0.03% o menos, N: 0.06% o menos, Ti: 0.015% o menos, Zr: 0.03% o menos, V: 0.6% o menos, Pb: 0.05% o menos, Sn: 0.05% o menos, Zn: 0.05% o menos, y Cu: 0.2% o menos.

Ahora será descrita una microestructura de la herramienta para un laminador perforador de acuerdo con la presente invención.

Tal como se muestra en la Fig. 1, la herramienta para un laminador perforador de acuerdo con la presente invención incluye una capa de cascarilla en una capa de superficie del acero de sustrato que tiene la composición descrita anteriormente. La capa de cascarilla incluye una capa de cascarilla de estructura de red que está formada sobre el lado de acero de sustrato y entrelazada de forma intrincada con un metal. La capa de cascarilla de estructura de red es una capa de cascarilla que está entrelazada de forma intrincada con un metal del acero de sustrato. En un estado en el cual un metal y la capa de cascarilla están entrelazados de forma intrincada entre si, el desgaste de la capa de cascarilla se suprime considerablemente en comparación con una capa de cascarilla sola. La presencia de la capa de cascarilla de estructura de red puede evitar el gripado de un material que será perforado sobre un mandril a través de la capacidad de lubricación de una capa de cascarilla .

En la herramienta para un laminador perforador de acuerdo con la presente invención, la capa de cascarilla de estructura de red tiene un espesor de 10 a 200 µp? en la dirección de profundidad. Si el espesor de la capa de cascarilla de estructura de red es de menos de 10 µp?, la herramienta se desgasta rápidamente debido a la fricción con un material que será perforado y la capa de cascarilla de estructura de red desaparece. En consecuencia, el mandril se daña y el tiempo de vida del mandril disminuye. Si el espesor es de más de 200 µp?, la adherencia de la capa de cascarilla de estructura de red se degrada, lo cual facilita el desprendimiento de la capa de cascarilla de estructura de red. En consecuencia, el mandril se daña y el tiempo de vida del mandril disminuye. Adicionalmente, la formación de una capa de cascarilla muy espesa produce el deterioro de la superficie y una disminución significativa en el diámetro del mandril debido al desprendimiento de cascarilla, lo cual genera defectos en la superficie interna de un tubo y disminuye la precisión dimensional de un tubo. En consecuencia, el espesor de la capa de cascarilla de estructura de red en la dirección de profundidad está limitado al intervalo de 10 a 200 µ?t?.

En la herramienta para un laminador perforador de acuerdo con la invención, tal como se muestra en la Fig. 1, una microestructura sobre el lado de acero de sustrato en un intervalo de por lo menos 300 pm en la dirección de profundidad desde la interfaz entre la capa de cascarilla de estructura de red y el acero de sustrato contiene una fase de ferrita en una fracción de área de 50% o más, la fase de ferrita contiene 400 /mm2 o más de granos de ferrita que tienen una longitud máxima de 1 a 60 µp?. Cuando la microestructura sobre el lado de acero de sustrato en un intervalo de por lo menos 300 µp? en la dirección de profundidad desde la interfaz entre la capa de cascarilla de estructura de red y el acero de sustrato contiene una fase de ferrita en una fracción de área de 50% o más, la microsegregación de Mo se produce rápidamente y la región se oxida selectivamente, lo cual hace fácil la formación de una capa de cascarilla de estructura de red. Si la fracción de área de la fase de ferrita es de menos de 50%, es difícil la formación de una capa de cascarilla de estructura de red.

Cuando la microestructura sobre el lado de acero de sustrato en un intervalo de por lo menos 300 pm en la dirección de profundidad desde la interfaz es una capa dominante de ferrita, Ni, Co, y similares se concentran adicionalmente en un metal cerca de la región selectivamente oxidada a través de un tratamiento térmico de oxidación llevado a cabo después y de esta manera la adherencia de la capa de cascarilla de estructura de red se mejora adicionalmente. Cuando la microestructura sobre el lado de acero de sustrato en un intervalo de por lo menos 300 µp? en la dirección de profundidad desde la interfaz con la capa de cascarilla de estructura de red es una capa dominante de ferrita que contiene una fase de ferrita en una fracción de área de 50% o más, la resistencia al desprendimiento y la resistencia al desgaste de la cascarilla se mejoran. Si la capa dominante de ferrita tiene un espesor de menos de 300 µp\ en la dirección de profundidad desde la interfaz con la capa de cascarilla de estructura de red, se no pueden lograr la resistencia al desprendimiento y la resistencia al desgaste deseadas.

En la presente invención, el metal sobre el lado de acero de sustrato en un intervalo de por lo menos 300 ym en la dirección de profundidad desde la interfaz con la capa de cascarilla de estructura de red es una capa dominante de ferrita tal como se describió anteriormente. Adicionalmente, la fase de ferrita contiene 400 /mm2 o más de granos de ferrita finos que tienen una longitud máxima de 1 a 60 pm. De esta manera, una capa de cascarilla de estructura de red más fina se forma y el tiempo de vida del mandril aumenta significativamente. Si los granos de ferrita son granos de ferrita gruesos que tienen una longitud máxima de más de 60 µp?, no se forma de manera suficiente la capa de cascarilla de estructura de red más fina y no se logra el aumento significativo en el tiempo de vida del mandril. Si la longitud máxima es de menos de 1 µp?, un efecto de aumento del tiempo de vida del mandril es pequeño incluso cuando el número de granos de ferrita aumenta.

Si el número de granos de ferrita finos es de menos de 400 /mm2, no se forma de manera suficiente la capa de cascarilla de estructura de red fina y no se logra un aumento significativo en el tiempo de vida del mandril. De esta manera, la microestructura sobre el lado de acero de sustrato en un intervalo de por lo menos 300 µp? en la dirección de profundidad desde la interfaz entre la capa de cascarilla de estructura de red y el metal es una capa dominante de ferrita. Adicionalmente, la fase de ferrita está limitada a una fase de ferrita que contiene 400 /mm2 o más de granos de ferrita finos que tienen una longitud máxima de 1 a menos de 60 µp? En la presente, la "longitud máxima" de los granos de ferrita se define para ser de la siguiente manera. El valor máximo de las longitudes de cada grano de ferrita medido mediante la observación de una sección transversal que es perpendicular a la interfaz media de una capa de cascarilla de estructura de red se define como la longitud máxima del grano.

Ahora será descrito un método para la producción de la herramienta para un laminador perforador de acuerdo con la presente invención. Preferiblemente, un acero fundido que tiene la composición descrita anteriormente es fundido mediante un método típico que utiliza un horno eléctrico, un horno de alta frecuencia, o similares, es colado mediante un método conocido públicamente tal como un método de colada al vacío, un método de colada en arena verde, o un método de moldeo en cáscara para obtener una palanquilla colada, y posteriormente es sometido a corte y similares para obtener un acero de sustrato (herramienta) con una forma deseada. Nótese que una palanquilla de acero se puede someter a corte y similares para obtener un acero de sustrato (herramienta) con una forma deseada.

El acero de sustrato (herramienta) obtenido es sometido posteriormente a un tratamiento térmico (tratamiento térmico de formación de cascarilla) para formar una capa de cascarilla en una capa de superficie del acero de sustrato. El tratamiento térmico se puede llevar a cabo en un horno típico tal como un horno de combustión de gas o un horno eléctrico. La atmósfera del tratamiento térmico puede ser una atmósfera de aire y no necesita ajustarse.

Un tratamiento térmico de dos etapas que incluye un tratamiento térmico de una primera etapa y un tratamiento térmico de una segunda etapa se emplea como el tratamiento térmico. El tratamiento térmico de una primera etapa es preferiblemente un tratamiento térmico en el cual el acero de sustrato es calentado y mantenido a una temperatura de 900 °C a 1000 °C y posteriormente es enfriado (enfriado lentamente) a una velocidad de enfriamiento promedio de 40 °C/h o menos por lo menos en un intervalo de temperatura de 850 °C a 650 °C. La Fig. 2(a) muestra esquemáticamente un modelo de ciclo térmico de una primera etapa.

Como un resultado del tratamiento térmico de una primera etapa, una capa de cascarilla se forma en la capa de superficie y una microestructura en la cual se precipita la ferrita se forma en el acero de sustrato. Adicionalmente, elementos de aleación tales como o y W disueltos en una matriz se difunden de acuerdo con la temperatura y la velocidad de enfriamiento. En consecuencia, tales elementos de aleación se precipitan en la forma de un carburo o se concentran cerca de un limite de grano, lo que resulta en la microsegregacion de los elementos de aleación en la matriz. La presencia de la microsegregacion produce una oxidación irregular (oxidación selectiva) de Fe, Mo, y similares en un tratamiento térmico llevado a cabo posteriormente. De esta manera, se hace crecer una capa de cascarilla de estructura de red que tiene una interfaz que se entrelaza de forma intrincada con un metal.

Si la temperatura de calentamiento es menor de 900 °C, no se facilita la disolución de los elementos de aleación y no se logra una distribución de microsegregación deseada de los elementos de aleación. Si la temperatura de calentamiento es mayor de 1000 °C, una capa de cascarilla se forma en exceso en una capa externa, lo cual inhibe la formación de una capa de cascarilla que tiene excelente adherencia. La temperatura de calentamiento se mantiene preferiblemente durante 2 a 8 horas. Si el tiempo de mantenimiento es de menos de 2 horas, los elementos de aleación no se disuelven de forma suficiente. Si el tiempo de mantenimiento es de más de 8 horas, lo cual es muy largo, la productividad se disminuye. Adicionalmente, la cantidad de cascarilla formada aumenta, lo cual disminuye la precisión dimensional del mandril. Si la velocidad de enfriamiento promedio en el intervalo de temperatura de por lo menos 850 °C a 650 °C es de más de 40 °C/h, la cual es una velocidad de enfriamiento muy alta, la segregación de aleación que es esencial para el crecimiento de la capa de cascarilla de estructura de red se suprime.

El tratamiento térmico de una segunda etapa preferiblemente es un tratamiento térmico en el cual el acero de sustrato es calentado y mantenido a una temperatura de calentamiento de 900 °C a 1000 °C, posteriormente es enfriado a una temperatura de 600 °C a 700 °C una vez a una velocidad de enfriamiento promedio de 30 °C/h o más, posteriormente es recuperado a una temperatura de 750 °C o superior y 800 °C o inferior, es enfriado (enfriado lentamente) a una temperatura de 700 °C o inferior a una velocidad de enfriamiento de 3 a 20 °C/h, y posteriormente es enfriado de forma natural. La Fig. 2(b) muestra esquemáticamente un modelo de ciclo térmico de una segunda etapa .

Si la temperatura de calentamiento en el tratamiento térmico de una segunda etapa es menor de 900 °C, la difusión y la agregación de elementos de aleación no se facilitan y de esta manera la formación de una capa de cascarilla de estructura de red deseada y la formación de una microestructura de metal deseada (fase de ferrita fina) no se logran. Si la temperatura de calentamiento es mayor de 1000 °C, una capa de cascarilla se forma en exceso en una capa externa, lo cual inhibe la formación de una capa de cascarilla que tiene excelente adherencia. La temperatura de calentamiento se mantiene preferiblemente durante 1 a 8 horas. Si el tiempo de mantenimiento es de menos de 1 hora, el crecimiento de cascarilla se suprime y los elementos de aleación no se disuelven de forma suficiente. Si el tiempo de mantenimiento es de más de 8 horas, lo cual es muy largo, la productividad se disminuye. Adicionalmente, la cantidad de cascarilla formada aumenta, lo cual disminuye la precisión dimensional del mandril.

Después del calentamiento y mantenimiento, si la velocidad de enfriamiento en un intervalo de temperatura de 600 °C a 700 °C es de menos de 30 °C/h, la formación y el crecimiento de ferrita se facilitan, y en consecuencia, una capa dominante de ferrita en la cual se precipita una fase de ferrita fina no se puede formar sobre el lado de acero de sustrato directamente por debajo de la capa de cascarilla de estructura de red. El enfriamiento se detiene a una temperatura de 600 °C a 700 °C y la recuperación se lleva a cabo a una temperatura de 750 °C o superior y 800 °C o inferior. Después de la recuperación, el enfriamiento lento se lleva a cabo a una temperatura de 700 °C o inferior a una velocidad de enfriamiento promedio de 3 a 20 °C/h. En consecuencia, una capa dominante de ferrita en la cual se precipita una fase de ferrita fina se puede formar sobre el lado de acero de sustrato directamente por debajo de la capa de cascarilla de estructura de red. Cuando el tratamiento térmico de una segunda etapa incluye un ciclo de enfriamiento rápido a un intervalo de temperatura predeterminado, la recuperación, y posteriormente el enfriamiento lento tal como se describió anteriormente, la microestructura de metal por debajo de la interfaz entre la capa de cascarilla de estructura de red y el acero de sustrato puede contener muchos granos de ferrita finos precipitados .

Un tratamiento térmico en el cual el acero de sustrato es calentado y mantenido a una temperatura de 900 °C a 1000 °C y posteriormente se llevan a cabo enfriamiento primario y enfriamiento secundario, se puede emplear en lugar del tratamiento térmico de una segunda etapa descrito anteriormente. El enfriamiento primario incluye un primer enfriamiento en el cual el acero de sustrato se enfria a un intervalo de temperatura de 850 °C a 800 °C a una velocidad de enfriamiento de 20 a 200 °C/h y un segundo enfriamiento en el cual, después del primer enfriamiento, el acero de sustrato se enfria a 700 °C a una velocidad de enfriamiento de 3 a 20 °C/h de tal manera que la diferencia en la velocidad de enfriamiento en el primer enfriamiento y el segundo enfriamiento es de 10 °C/h o más. En el enfriamiento secundario, el acero de sustrato se enfría a 400 °C o inferior a una velocidad de enfriamiento de 100 °C/h o más. La Fig. 2(c) muestra esquemáticamente este modelo de ciclo térmico de una segunda etapa.

Este tratamiento térmico de una segunda etapa se caracteriza por la combinación del primer enfriamiento rápido y el segundo enfriamiento lento en el enfriamiento primario. Si el enfriamiento (primer enfriamiento) en un intervalo de temperatura alto es enfriamiento lento llevado a cabo a una velocidad de enfriamiento de menos de 20 °C/h, la ferrita se precipita en exceso sobre el lado de acero de sustrato y se hace crecer en granos gruesos durante el enfriamiento. En consecuencia, una microestructura deseada sobre el lado de acero de sustrato no se puede proporcionar. Solamente cuando el enfriamiento (primer enfriamiento) en un intervalo de temperatura alto es enfriamiento rápido y el enfriamiento (segundo enfriamiento) en un intervalo de temperatura bajo es enfriamiento lento llevado a cabo a una velocidad de enfriamiento de 20 °C/h o menos, los granos de ferrita finos se precipitan y una microestructura deseada sobre el lado de acero de sustrato se puede proporcionar.

Cuando se lleva a cabo tal tratamiento térmico, una capa de cascarilla de estructura de red que tiene un espesor de 10 a 200 pm en la dirección de profundidad se forma en la capa de cascarilla en el limite con el acero de sustrato, y adicionalmente una microestructura sobre el lado de acero de sustrato en un intervalo de por lo menos 300 m en la dirección de profundidad desde la interfaz entre la capa de cascarilla de estructura de red y el acero de sustrato incluye una capa dominante de ferrita en la cual están contenidos 400 /mm2 o más de granos de ferrita finos que tienen una longitud máxima de grano de 1 a 60 µ??. Es ventajoso que la diferencia en la velocidad de enfriamiento entre el primer enfriamiento y el segundo enfriamiento sea de 10 °C/h o más debido a que se precipitan muchos granos de ferrita finos.

La herramienta para un laminador perforador sometida al tratamiento térmico anterior se utiliza en la perforación una pluralidad de veces y contribuye a la producción de tubos sin costura. Cuando la herramienta para un laminador perforador se utiliza en la perforación, la capa de cascarilla formada sobre la superficie se desgasta. Mediante la formación de una capa de cascarilla de nuevo antes de que se produzcan la erosión, el gripado, y la formación de cavidades, se puede reutilizar la herramienta para un laminador perforador. El tratamiento térmico para la formación de una capa de cascarilla de nuevo es deseablemente el mismo que el tratamiento térmico de dos etapas debido a que esto contribuye de forma ventajosa a un aumento en el tiempo de vida de la herramienta para un laminador perforador. En cualquiera de los tratamientos térmicos, el enfriamiento rápido se lleva a cabo preferiblemente a una temperatura de 500 °C o inferior desde el punto de vista de evitar la degradación de la capacidad de lubricación causada por el cambio de la capa de cascarilla en hematita. Si es posible, se prefiere enfriamiento con aire en el exterior de un horno o enfriamiento con viento en el exterior de un horno.

EJEMPLOS Un acero fundido que tiene la composición mostrada en la Tabla 1 se fundió en un horno de alta frecuencia con una atmósfera de aire y se coló mediante un proceso V (proceso de moldeo sellado al vacio) para obtener un mandril de perforación que tiene un diámetro externo máximo de 174 ???t?f. El mandril de perforación obtenido se utilizó como un acero de sustrato. El acero de sustrato se sometió a un tratamiento térmico (A), (B) , o (C) mostrados en las Figs. 3(a), 3(b) y 3(c) para obtener una herramienta para un laminador perforador que incluye una capa de cascarilla y una microestructura sobre el lado de acero de sustrato por debajo de la interfaz. La Tabla 2 muestra la herramienta obtenida para un laminador perforador. La herramienta para un laminador perforador se utilizó en la perforación.

El tratamiento térmico (A) incluyó un tratamiento térmico de una primera etapa y un tratamiento térmico de una segunda etapa. En el tratamiento térmico de una primera etapa, el acero de sustrato se mantuvo a una temperatura de calentamiento de 920 °C durante 4 horas y posteriormente se enfrió a 700 °C a una velocidad de enfriamiento de 40 °C/h. En el tratamiento térmico de una segunda etapa, el acero de sustrato se mantuvo a una temperatura de calentamiento de 920 °C durante 4 horas; una cubierta de horno se abrió y el acero de sustrato se enfrió rápidamente (30 °C/h) hasta que la temperatura en una porción central del horno (temperatura en una atmósfera) alcanzó 680 °C; la cubierta de horno se cerró y el acero de sustrato se recuperó hasta que la temperatura en una porción central del horno (temperatura en una atmósfera) alcanzó 790 °C; y el acero de sustrato se enfrió lentamente a 650 °C a una velocidad de enfriamiento promedio de 14 °C/h.

El tratamiento térmico (B) incluyó un tratamiento térmico de una primera etapa y un tratamiento térmico de una segunda etapa. En el tratamiento térmico de una primera etapa, el acero de sustrato se mantuvo a una temperatura de calentamiento de 920 °C durante 4 horas y posteriormente se enfrió a 700 °C a una velocidad de enfriamiento de 40 °C/h. En el tratamiento térmico de una segunda etapa, el acero de sustrato se mantuvo a una temperatura de calentamiento de 920 °C durante 4 horas y posteriormente se llevaron a cabo enfriamiento primario y enfriamiento secundario. El enfriamiento primario incluyó primer enfriamiento en el cual el acero de sustrato se enfrió a una velocidad de enfriamiento promedio de 30 °C/h hasta que la temperatura en una porción central del horno (temperatura en una atmósfera) alcanzó 840 °C y segundo enfriamiento en el cual el acero de sustrato se enfrió a 650 °C a una velocidad de enfriamiento promedio de 10 °C/h. En el enfriamiento secundario, el acero de sustrato se enfrió a 400 °C o inferior a una velocidad de enfriamiento promedio de 100 °C/h.

El tratamiento térmico (C) fue un tratamiento térmico conocido que incluye un tratamiento térmico de una primera etapa en el cual el acero de sustrato se mantuvo a una temperatura de calentamiento de 970 °C durante 4 horas y posteriormente se enfrió a 700 °C a una velocidad de enfriamiento promedio de 40 °C/h y un tratamiento térmico de una segunda etapa en el cual el acero de sustrato se mantuvo a una temperatura de calentamiento de 970 °C durante 4 horas y posteriormente se enfrió a 500 °C a una velocidad de enfriamiento promedio de 40 °C/h. Después del tratamiento térmico, la microestructura en sección transversal del mandril se sometió a un tratamiento de corrosión con nital y se observó con un microscopio óptico (aumento: 200 veces) para medir el espesor de una capa de cascarilla de estructura de red en la dirección de profundidad. Una capa de cascarilla que contiene un metal en una fracción de área de 10% a 80% se trató como la capa de cascarilla de estructura de red. La microestructura sobre el lado de acero de sustrato por debajo de la interfaz entre la capa de cascarilla de estructura de red y el acero de sustrato se observó de forma similar con el fin de medir la fracción de área de una fase de ferrita. Se observó el espesor de una capa dominante de ferrita que contiene una fase de ferrita en una fracción de área de 50% o más. Debido a que la interfaz de la fase de ferrita tiene irregularidades, el espesor de la capa dominante de ferrita se determinó mediante la medición de diez espesores máximos y diez espesores mínimos y el promedio de los espesores. El espesor de la capa dominante de ferrita se expresó de forma colectiva en unidades de 50 µ??. Adicionalmente, los granos de ferrita en la fase de ferrita se observaron cada uno con el fin de medir la longitud máxima y se determinó el número de granos de ferrita que tienen una longitud máxima de 10 µp? o más y 60 µp? o menos. Esta medición se llevó a cabo en una región cuadrada de 300 m por debajo de la interfaz.

Mediante la realización del tratamiento térmico descrito anteriormente, una capa de cascarilla que tiene un espesor de aproximadamente 700 a 800 im se formó en una capa de superficie del acero de sustrato. Posteriormente, el mandril de perforación que incluye la capa de cascarilla formada en la capa de superficie del mismo se utilizó en la perforación de palanquillas de acero Crl3 (207 mm de diámetro externo x 1800 mm de longitud, temperatura de palanquilla de 1050 °C a 1150 °C) . La superficie del mandril se observó de forma visual cada vez que dos palanquillas experimentaron una perforación. En el caso en donde la erosión, el gripado, y la formación de cavidades no se produjeron en el mandril cuando cuatro palanquillas en total experimentaron perforación, el tratamiento térmico mostrado en las Figs. 3(a), 3(b), o 3(c) se llevó a cabo para reutilizar adicionalmente el mandril. De esta manera, el mandril se utilizó de forma repetida. El número acumulativo de palanquillas perforadas hasta que la erosión, el gripado, y la formación de cavidades se produjeron sobre la superficie del mandril se definió como el tiempo de vida del mandril. Se prepararon tres mandriles que tienen las mismas condiciones, y el promedio de los números acumulativos de palanquillas perforadas por los tres mandriles se definió como el tiempo de vida del mandril. El promedio se redondeó a un número entero.

La Tabla 2 muestra los resultados.

Tabla 1 5 20 25 Tabla 2 Parte subrayada: fuera del alcance de la presente invención * Espesor de una región en la cual una fase de ferrita representa el 50% o más Número de granos de ferrita que tienen una longitud máxima de grano de 1 a 60 µ?a 25 En cada uno de los Ejemplos de la Invención, una capa de cascarilla de estructura de red que tiene un espesor deseado se formó sobre el lado de acero de sustrato de la capa de cascarilla formada sobre la superficie. Adicionalmente, una fase de ferrita que contiene muchos granos de ferrita finos se formó sobre el lado de acero de sustrato directamente por debajo de la interfaz con la capa de cascarilla de estructura de red. En consecuencia, el tiempo de vida del mandril fue considerablemente más largo que aquellos en los Ejemplos Comparativos. En contraste, en los Ejemplos Comparativos en los cuales la composición estuvo fuera del alcance de la presente invención, el espesor de la capa de cascarilla de estructura de red fue pequeño o el número de granos de ferrita finos fue pequeño incluso si el tratamiento de formación de cascarilla estuvo dentro del alcance de la presente invención. En consecuencia, no se logró un tiempo de vida del mandril largo .

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una herramienta para un laminador perforador con excelente resistencia al desgaste, la herramienta comprende una capa de cascarilla en una capa de superficie de un acero de sustrato, en donde el acero de sustrato tiene una composición que contiene, en una base de % en masa: C: 0.05% a 0.5%, Si: 0.1% a 1.5%, Mn: 0.1% a 1.5%, Cr: 0.1% a 1.5%, Mo: 0.6% a 3.5%, W: 0.5% a 3.5%, y Nb: 0.1% a 1.0%, y que contiene adicionalmente Co : 0.5% a 3.5% y Ni: 0.5% a 4.0% a fin de satisfacer la fórmula (1) a continuación, con el resto siendo Fe e impurezas incidentales; la capa de cascarilla incluye una capa de cascarilla de estructura de red que está formada sobre un lado de acero de sustrato, tiene un espesor de 10 a 200 µ?t? en una dirección de profundidad, y está entrelazada de forma intrincada con un metal; y una microestructura sobre el lado de acero de sustrato en un intervalo de por lo menos 300 \im en la dirección de profundidad desde una interfaz entre la capa de cascarilla de estructura de red y el acero de sustrato contiene una fase de ferrita en una fracción de área de 50% o más, la fase de ferrita contiene 400 /mm2 o más de granos de ferrita que tienen una longitud máxima de 1 a 60 m, 1.0 < Ni + Co < 4.0 · · · (1) en donde Ni representa un contenido (% en masa) de níquel y Co representa un contenido (% en masa) de cobalto.

2. La herramienta para un laminador perforador de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la composición contiene adicionalmente Al: 0.05% o menos. RESUMEN Se proporcionan una herramienta para un laminador perforador con excelente resistencia al desgaste y un método para la producción de la herramienta para un laminador perforador. Una capa de cascarilla está formada en una capa de superficie de un acero de sustrato que tiene una composición que contiene, en una base de % en masa, C: 0.05% a 0.5%, Si: 0.1% a 1.5%, n: 0.1% a 1.5%, Cr: 0.1% a 1.5%, Mo: 0.6% a 3.5%, W: 0.5% a 3.5%, y Nb: 0.1% a 1.0% y que contiene adicionalmente Co: 0.5% a 3.5% y Ni: 0.5% a 4.0% a fin de satisfacer 1.0 < Ni + Co < 4.0. La capa de cascarilla incluye una capa de cascarilla de estructura de red que está formada sobre un lado de acero de sustrato, tiene un espesor de 10 a 200 pm en una dirección de profundidad, y está entrelazada de forma intrincada con un metal. Una microestructura sobre el lado de acero de sustrato en un intervalo de por lo menos 300 µp? en la dirección de profundidad desde una interfaz entre la capa de cascarilla de estructura de red y el acero de sustrato contiene una fase de ferrita en una fracción de área de 50% o más, la fase de ferrita contiene 400 /mm2 o más de granos de ferrita que tienen una longitud máxima de 1 a 60 µp?. Tal microestructura se puede formar mediante la realización de un tratamiento térmico de formación de cascarilla en el cual, después de calentamiento, enfriamiento a por lo menos 700 °C se lleva a cabo con un primer enfriamiento rápido y un segundo enfriamiento lento. De esta manera, se mejora la adherencia de la capa de cascarilla y se aumenta el tiempo de vida de la herramienta para un laminador perforador.