本发明涉及化工机械领域，特别涉及一种刀具用不锈钢板的加工方法、刀具及其加工方法。
背景技术：
电力施工过程中，通常使用电缆护套处理工具，例如绝缘导线剥皮器、电缆主绝缘层剥除器、以及导线外层铝胶剥切器等对电缆导线进行剥皮处理。其中，绝缘导线剥皮器的作用是剥除电缆导线的绝缘皮，其通常包括上手柄、下手柄、刀具和限位螺栓。而刀具作为影响剥皮效果的重要部分，对其材质及加工方法的公开十分必要。
现有技术通常采用不锈钢材质的刀具，且该不锈钢刀具的加工方法如下所示：将不锈钢进行热轧制成中间体；然后对中间体进行退火、冷轧处理得到具有目标厚度的冷轧钢带；再对冷轧钢带依次进行淬火、回火，其中淬火温度范围是850-1100℃，高温回火的范围是560-650℃，低温回火的温度范围是150-300℃，得到刀具用不锈钢；最后对刀具用不锈钢进行开刃、切断等成型处理，即得到不锈钢刀具。
发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术提供的不锈钢刀具韧性差、易断裂，不利于操作人员的施工安全。
技术实现要素：
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种不锈钢板的加工方法、不锈钢刀具及其加工方法，在保证刀具硬度的同时有效提高了刀具的韧性。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种刀具用不锈钢板的加工方法，包括：
步骤a、对不锈钢板依次进行热轧和冷轧处理，得到预处理的不锈钢板；
步骤b、对所述预处理的不锈钢板进行第一真空淬火处理，所述第一真空淬火处理包括依次进行的第一加热处理、第一空冷处理及第一深冷处理；
所述第一加热处理的温度为900-1000℃，保温时间为18-22min，所述第一深冷处理的温度为-75℃至-65℃，时间为25-35min；
步骤c、对第一真空淬火处理后的不锈钢板进行第一回火处理，所述第一回火处理的温度为560-650℃，时间为55-65min；
步骤d、对所述第一回火处理后的不锈钢板上用于制备刀具的刀刃的侧部进行第二真空淬火处理，所述第二真空淬火处理包括依次进行的第二加热处理、第二空冷处理及第二深冷处理；
所述第二加热处理的温度为1020-1070℃，保温时间为18-22min；所述第二深冷处理为分段降温式深冷处理，包括：依次控制深冷温度为-45℃至-35℃、-85℃至-75℃、-115℃至-120℃，对应地，依次控制深冷时间为18-22min、28-32min、115-125min；
步骤e、对所述第二真空淬火处理后的所述侧部进行第二回火处理，得到刀具用不锈钢板，所述第二回火处理的温度为200-300℃，时间为110-130min。
具体地，作为优选，所述步骤a中，所述不锈钢板为3Cr13马氏体不锈钢板。
具体地，作为优选，所述预处理的不锈钢板的厚度为1.9-2.3mm。
具体地，作为优选，所述步骤b中，所述第一加热处理的温度为950℃，保温时间为20min；所述第一深冷处理的温度为-70℃，时间为30min。
具体地，作为优选，经所述第一回火处理后，不锈钢板的洛氏硬度为48-52HRC。
具体地，作为优选，所述步骤d中，所述第二加热处理的温度为1055℃，保温时间为20min；
所述第二深冷处理过程中，依次控制深冷温度为-40℃、-80℃、-120℃，对应地，依次控制深冷时间为20min、30min、120min。
具体地，作为优选，经所述第二回火处理后，所述侧部的洛氏硬度为54-58HRC。
第二方面，本发明实施例提供了一种刀具，采用所述的刀具用不锈钢板加工得到。
第三方面，本发明实施例提供了利用所述的刀具用不锈钢板加工刀具的方法，包括：对所述刀具用不锈钢板依次进行切割成型、打磨及抛光处理，得到所述刀具。
进一步地，所述方法还包括对所述刀具进行打孔处理，以在所述刀具上获得安装孔。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的刀具用不锈钢板的加工方法，通过对不锈钢板进行热轧、冷轧预处理，保证预处理后的不锈钢板的组织密实，提高强度和硬度，改善其力学性能。然后通过对冷轧钢板进行上述的第一真空淬火处理，进一步提高其硬度；通过对第一真空淬火处理后的不锈钢板进行第一回火处理，以降低其脆性，减少或消除其内应力，从而提高其耐磨性、疲劳强度以及韧性，并且稳定其尺寸。然后，通过对第一回火处理后的钢板的除该相对表面的一个侧部进行第二真空淬火处理和第二回火处理，以进一步提高该用于制备刀刃的侧部的刚性、硬度、韧性等力学性能。可见，通过本发明实施例提供的加工方法，得到的刀具用不锈钢板，尤其是其上用于制备刀刃的侧部，其兼具优良的韧性和强度，力学性能得到保证。利用该刀具用不锈钢板制备得到的刀具同时具有高强度和高韧性，将其用于对绝缘导线进行剥皮处理时，在各种环境下，例如冬季环境下，均能有效剥除绝缘导线的绝缘皮，且自身不会发生断裂，有效提高了操作人员的工作效率，并保障其施工安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的刀具的结构示意图。
附图标记：
1 刀身；
101 刀刃；
2 安装台；
201 安装孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
硬度和韧性是不锈钢板的两个重要力学性能，而用于剥除绝缘导线的绝缘皮的不锈钢刀具，对硬度有一定的要求，尤其是冬季绝缘导线的绝缘皮变硬，对于不锈钢刀具的硬度要求也增加，而且该不锈钢刀具还需要较高的韧性，这样在操作过程中不易断裂，从而提高了操作人员的工作效率，并保障其施工安全。针对上述问题，本发明实施例提供了一种不锈钢板、不锈钢刀具及其加工方法。
第一方面，本发明实施例提供了一种刀具用不锈钢板的加工方法，该方法包括以下步骤：
步骤101、对不锈钢板依次进行热轧和冷轧处理，得到预处理的不锈钢板。
步骤102、对预处理的不锈钢板进行第一真空淬火处理，第一真空淬火处理包括依次进行的第一加热处理、第一空冷处理及第一深冷处理。
第一加热处理的温度为900-1000℃，保温时间为18-22min，第一深冷处理的温度为-75℃至-65℃，时间为25-35min。
步骤103、对第一真空淬火处理后的不锈钢板进行第一回火处理，第一回火处理的温度为560-650℃，时间为55-65min。
步骤104、对第一回火处理后的不锈钢板上用于制备刀具的刀刃的侧部进行第二真空淬火处理，第二真空淬火处理包括依次进行的第二加热处理、第二空冷处理及第二深冷处理。
第二加热处理的温度为1020-1070℃，保温时间为18-22min；第二深冷处理为分段降温式深冷处理，包括：依次控制深冷温度为-45℃至-35℃、-85℃至-75℃、-115℃至-120℃，对应地，依次控制深冷时间为18-22min、28-32min、115-125min。
步骤105、对第二真空淬火处理后的侧部进行第二回火处理，得到刀具用不锈钢板，第二回火处理的温度为200-300℃，时间为110-130min。
本发明实施例提供的刀具用不锈钢板的加工方法，通过对不锈钢板进行热轧、冷轧预处理，保证预处理后的不锈钢板的组织密实，提高强度和硬度，改善其力学性能。然后通过对冷轧钢板进行上述的第一真空淬火处理，进一步提高其硬度；通过对第一真空淬火处理后的不锈钢板进行第一回火处理，以降低其脆性，减少或消除其内应力，从而提高其耐磨性、疲劳强度以及韧性，并且稳定其尺寸。然后，通过对第一回火处理后的钢板的除该相对表面的一个侧部进行第二真空淬火，以进一步提高该用于制备刀刃的侧部的刚性、硬度、韧性等力学性能。可见，通过本发明实施例提供的加工方法，得到的刀具用不锈钢板，尤其是其上用于制备刀刃的侧部，其兼具优良的韧性和强度，力学性能得到保证。利用该刀具用不锈钢板制备得到的刀具同时具有高强度和高韧性，将其用于对绝缘导线进行剥皮处理时，在各种环境下，例如冬季环境下，均能有效剥除绝缘导线的绝缘皮，且自身不会发生断裂，有效提高了操作人员的工作效率，并保障其施工安全。
作为优选，步骤101中，不锈钢板为3Cr13马氏体不锈钢板。本发明实施例采用的3Cr13是一种典型的马氏体铬不锈钢，含有C、Cr、Mn、Si、P等，由于其含碳量较高而具有高硬度和淬透性，从而被广泛用于刀具，并可通过淬火、回火的热处理方法调整其热力学性能。
具体地，本发明实施例所述的热轧和冷轧均为本领域常用技术手段。在热轧过程中，本发明实施例优选热轧温度为1160℃，终轧温度为850℃。通过上述温度限定的热轧处理，能够使不锈钢板组织，尤其是沿轧制方向的组织的力学性能得到改善，从而使不锈钢板组织密实。本发明实施例采用中频感应加热炉或循环网带炉作为热轧的热源，具有环保、无污染的优点。通过在常温(20-25℃)下对热轧后的不锈钢板进行冷轧，可以使其产生很大的塑性变形，从而提高不锈钢板的屈服点。具体地，作为优选，在不锈钢板的两个板面上进行上述热轧和冷轧预处理，以便于使不锈钢板上不同于这两个板面的侧部更加密实，强度更高。
具体地，本发明实施例中，经热轧和冷轧预处理后的不锈钢板的厚度为1.9-2.3mm，优选为2.1mm。本发明实施例通过将预处理后的不锈钢板的厚度进行如上限定，不仅能满足实际刀具尺寸的需求，并且为后续打磨步骤留有余量，方便刀具的成型。
步骤102中，第一加热处理的温度优选为950℃，保温时间优选为20min；第一深冷处理的温度优选为-70℃，时间优选为30min。
本发明实施例中，加热处理过程中的保温时间与待加工的不锈钢板的有效厚度、加热介质、钢材所含的合金元素、温度、装炉方式等有关。其计算公式如下：
T＝α×K×D(min)
其中，T为保温时间(min)，α为加热系数(min/mm)，一般根据钢种、加热方式的不同来选择其经验数值，例如利用箱式电炉加热碳素钢，其加热系数常用1min/mm，利用盐浴炉加热碳素钢，其加热系数常用0.25-0.33min/mm，而合金钢的加热系数是同样条件下碳素钢的加热系数的1.3-1.8倍，并且合金元素含量越多，其加热系数越大，但是当加热温度超过1000℃时，加热系数和有效厚度成反比。本发明实施例采用的加热系数为1.2-1.6。K为待加工的不锈钢板加热时的修正系数，本发明实施例采用的修正系数为1-4。D为待加工的不锈钢板的有效厚度。
本发明实施例所述的空冷处理均为本领域现有技术，例如其可以在常温(20-25℃)下，将待处理的不锈钢板置于空气中冷却至20℃。由于快速冷却会导致不锈钢板内部产生内应力，而当内应力达到一定程度时，不锈钢板会发生扭曲、变形、甚至开裂，从而降低不锈钢板的硬度、耐磨性和使用寿命，因此步骤102中，对第一空冷处理后的不锈钢板进行第一深冷处理。具体地，第一深冷处理的温度为-75℃至-65℃，优选为-70℃，第一深冷处理的时间为25-35min，优选为30min。通过对第一深冷处理的温度和时间进行如上限定，从而使不锈钢板的微孔及内应力集中的部分产生塑性流动而变成组织细化，从而消除内应力，并且在低温时析出大量超微细碳化物，使得不锈钢板的强度提高，同时增加其耐磨性与刚性。
具体地，步骤103中，对第一真空淬火处理后的不锈钢板进行第一回火处理，第一回火处理的温度为560-650℃，优选为650℃，第一回火处理的时间为55-65min，优选为60min。由于经过第一真空淬火处理，不锈钢板的脆性和硬度均增加，所以，本发明实施例通过第一回火处理，来降低不锈钢板的脆性，减少或消除其内应力，提高其韧性，同时适当降低其硬度，以便后续切削加工。
具体地，第一回火处理后的不锈钢板的洛氏硬度为48-52HRC，优选为50HRC。其中，HRC是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度较高的材料，例如淬火钢。本发明实施例通过对第一回火处理后的不锈钢板的洛氏硬度进行如上限定，以为后续第二真空淬火处理再次提高其硬度做准备。
步骤104中，第一次回火处理后的不锈钢板上用于制备刀具的刀刃的侧部为与热轧和冷轧方向垂直的任一侧部，即该侧部的一个边为代表该不锈钢板厚度的边。通过对该侧部进行第二真空淬火处理，以进一步提高该侧部的硬度。
具体地，第二真空淬火处理包括依次进行的第二加热处理、第二空冷处理以及第二深冷处理。其中，第二加热处理的温度为1020-1070℃，优选为1055℃，保温时间为18-22min，优选为20min。第二深冷处理为分段降温式深冷处理，具体操作步骤如下：1)控制深冷温度为-45℃至-35℃，优选为-40℃，并在该温度范围下保持18-22min，优选为20min；2)控制深冷温度为-85℃至-75℃，优选为-80℃，并在该温度范围下保持28-32min，优选为30min；3)控制深冷温度为-115℃至-120℃，优选为-120℃，并在该温度范围下保持115-125min，优选为120min。本发明实施例通过对不锈钢板上用作刀刃的侧部进行如上限定的第二深冷处理，能够提高该侧部的耐磨性和尺寸稳定性，并保证其不易破碎。
步骤105中，对第二真空淬火处理后的侧部进行第二回火处理，得到刀具用不锈钢板。其中，第二回火处理的温度为200-300℃，优选为250℃，时间为110-130min，优选为120min。通过对第二回火的温度和时间进行如上限定，使得该用于制备刀具的刀刃的侧部在保持第二真空淬火后的高硬度和耐磨性的基础上，降低其应力，进一步提高其韧性。
经第二回火处理后，用于制备刀具的刀刃的侧部的洛氏硬度为54-58HRC，优选为56HRC。当刀刃部分具有上述洛氏硬度时，其不仅能有效用于剥除绝缘导线的绝缘皮，且在低温环境下不易开裂。
其中，本发明实施例所采用的真空淬火处理为本领域常用的技术手段，其主要分为气淬和液淬两种，而液淬的常用介质有水和油。本发明实施例采用油作为介质进行第一真空淬火处理和第二真空淬火处理，其由于冷却速度、淬透直径小，从而使不锈钢板不易变形开裂，因此适用于合金钢和小尺寸的碳钢件，并且操作简便，易于实现机械化。
第二方面，本发明实施例提供了一种刀具，采用刀具用不锈钢板加工得到。该刀具具有不锈钢板的特性，即高硬度、高韧性，既能有效剥除绝缘导线的绝缘皮，又能防止刀具自身的断裂。
第三方面，本发明实施例提供了利用刀具用不锈钢板加工刀具的方法，包括：对刀具用不锈钢板依次进行切割成型、打磨及抛光处理，得到刀具。
其中，对刀具用不锈钢板进行切割成型所得到的刀具的结构可以是本领常见的各种结构，当用于绝缘皮剥皮器的刀具时，其结构优选如附图1所示，该刀具包括顺次连接的刀身1和安装台2，刀身1呈楔形结构(可以理解为刀身1在其厚度方向的平面视图呈等腰三角形)，其厚度最薄的顶部为刀刃101，呈长方体形结构的安装台2设置在刀身1的底部，其上设置有多个，例如2个安装孔201。可以理解的是，刀身和安装台优选一体化结构。
对切割成型的刀具进行打磨及抛光处理为本领域常用的技术手段。对刀刃进行进一步打磨，使其厚度为0.5-1mm，以便于利用其剥除绝缘导线的绝缘皮时，受压面积更小，从而当操作人员使用同等的力气时，绝缘导线的绝缘皮受到的压强更大，从而更易被剥除。而抛光是为了使刀具表面的粗糙度降低，以获得光亮、平整的表面。
进一步地，该方法还包括对刀具进行打孔处理，以在刀具的安装台2上获得安装孔201，以便于将刀具安装在绝缘剥皮器上。该安装孔201可以为圆形通孔，也可以为本领域常用的任意孔，举例来说，按照几何特征的不同，其可以为通孔、盲孔、阶梯孔、锥孔，按照几何形状不同，其可以为圆孔、非圆孔。通过安装孔201将该刀具与绝缘剥皮器进行连接。
将通过具体实施例进一步地描述本发明。
以下实施例中所采用的不锈钢板均为3Cr13马氏体不锈钢板。
实施例1
本实施例提供了一种刀具用不锈钢板的加工方法，具体操作步骤如下：
1)对不锈钢板进行热轧，热轧温度为1160℃，终轧温度为850℃，再对不锈钢板进行冷轧处理，得到预处理的不锈钢板，其厚度为1.9mm。
2)对预处理的不锈钢板进行第一真空淬火处理，第一真空淬火处理包括依次进行的第一加热处理、第一空冷处理及第一深冷处理。采用中频感应加热炉进行第一加热处理，温度为900℃，保温时间为18min，第一深冷处理的温度为-75℃，时间为25min。
3)对第一真空淬火处理后的不锈钢板进行第一回火处理，第一回火处理的温度为560℃，时间为55min，得到洛氏硬度为48HRC的不锈钢板。
4)选择该不锈钢板与热轧和冷轧方向垂直的任一侧部作为用作刀具的刀刃，进行第二真空淬火处理，第二真空淬火处理包括依次进行的第二加热处理、第二空冷处理及第二深冷处理。第二加热处理的温度为1020℃，保温时间为18min。第二空冷处理为常温冷却至20℃。第二深冷处理为分段降温式深冷处理，包括：依次控制深冷温度为-45℃、-85℃、-115℃，对应地，依次控制深冷时间为18min、28min、115min。
5)对第二真空淬火处理后的用作刀刃的侧部进行第二回火处理，第二回火处理的温度为200℃，时间为110min，得到刀具用不锈钢板，其用作刀刃的侧部的洛氏硬度为54HRC。
实施例2
本实施例提供了一种刀具用不锈钢板的加工方法，具体操作步骤如下：
1)对不锈钢板进行热轧，热轧温度为1160℃，终轧温度为850℃，再对不锈钢板进行冷轧处理，得到预处理的不锈钢板，其厚度为2.0mm。
2)对预处理的不锈钢板进行第一真空淬火处理，第一真空淬火处理包括依次进行的第一加热处理、第一空冷处理及第一深冷处理。采用循环网带炉进行第一加热处理，温度为920℃，保温时间为19min，第一深冷处理的温度为-72℃，时间为28min。
3)对第一真空淬火处理后的不锈钢板进行第一回火处理，第一回火处理的温度为580℃，时间为58min，得到洛氏硬度为49HRC的不锈钢板。
4)选择该不锈钢板与热轧和冷轧方向垂直的任一侧部作为用作刀具的刀刃，进行第二真空淬火处理，第二真空淬火处理包括依次进行的第二加热处理、第二空冷处理及第二深冷处理。第二加热处理的温度为1035℃，保温时间为19min。第二空冷处理为常温冷却至20℃。第二深冷处理为分段降温式深冷处理，包括：依次控制深冷温度为-42℃、-83℃、-113℃，对应地，依次控制深冷时间为19min、29min、116min。
5)对第二真空淬火处理后的用作刀刃的侧部进行第二回火处理，第二回火处理的温度为220℃，时间为115min，得到刀具用不锈钢板，其用作刀刃的侧部的洛氏硬度为55HRC。
实施例3
本实施例提供了一种刀具用不锈钢板的加工方法，具体操作步骤如下：
1)对不锈钢板进行热轧，热轧温度为1160℃，终轧温度为850℃，再对不锈钢板进行冷轧处理，得到预处理的不锈钢板，其厚度为2.1mm。
2)对预处理的不锈钢板进行第一真空淬火处理，第一真空淬火处理包括依次进行的第一加热处理、第一空冷处理及第一深冷处理。采用中频感应加热炉进行第一加热处理，温度为950℃，保温时间为20min，第一深冷处理的温度为-70℃，时间为30min。
3)对第一真空淬火处理后的不锈钢板进行第一回火处理，第一回火处理的温度为650℃，时间为60min，得到洛氏硬度为50HRC的不锈钢板。
4)选择该不锈钢板与热轧和冷轧方向垂直的任一侧部作为用作刀具的刀刃，进行第二真空淬火处理，第二真空淬火处理包括依次进行的第二加热处理、第二空冷处理及第二深冷处理。第二加热处理的温度为1055℃，保温时间为20min。第二空冷处理为常温冷却至20℃。第二深冷处理为分段降温式深冷处理，包括：依次控制深冷温度为-40℃、-80℃、-120℃，对应地，依次控制深冷时间为20min、30min、120min。
5)对第二真空淬火处理后的用作刀刃的侧部进行第二回火处理，第二回火处理的温度为250℃，时间为120min，得到刀具用不锈钢板，其用作刀刃的侧部的洛氏硬度为56HRC。
实施例4
本实施例提供了一种刀具用不锈钢板的加工方法，具体操作步骤如下：
1)对不锈钢板进行热轧，热轧温度为1160℃，终轧温度为850℃，再对不锈钢板进行冷轧处理，得到预处理的不锈钢板，其厚度为2.3mm。
2)对预处理的不锈钢板进行第一真空淬火处理，第一真空淬火处理包括依次进行的第一加热处理、第一空冷处理及第一深冷处理。采用循环网带炉进行第一加热处理，温度为1000℃，保温时间为22min，第一深冷处理的温度为-65℃，时间为35min。
3)对第一真空淬火处理后的不锈钢板进行第一回火处理，第一回火处理的温度为630℃，时间为65min，得到洛氏硬度为52HRC的不锈钢板。
4)选择该不锈钢板与热轧和冷轧方向垂直的任一侧部作为用作刀具的刀刃，进行第二真空淬火处理，第二真空淬火处理包括依次进行的第二加热处理、第二空冷处理及第二深冷处理。第二加热处理的温度为1070℃，保温时间为22min。第二空冷处理为常温冷却至20℃。第二深冷处理为分段降温式深冷处理，包括：依次控制深冷温度为-35℃、-75℃、-120℃，对应地，依次控制深冷时间为22min、32min、125min。
5)对第二真空淬火处理后的用作刀刃的侧部进行第二回火处理，第二回火处理的温度为300℃，时间为130min，得到刀具用不锈钢板，其用作刀刃的侧部的洛氏硬度为55HRC。
实施例5
分别利用实施例1-实施例4提供的刀具用不锈钢板加工刀具，具体操作步骤如下：
1)对刀具用不锈钢板进行切割，使其呈长方体型，其长为50mm、宽为40mm、厚为2mm。其中，上述长方体型的不锈钢板由宽边和厚边组成的侧部用来作为刀具的刀刃。
2)将不锈钢板自上述侧部处刀刃处沿不锈钢板的长的方向分为30mm和20mm的两个长方体，分别用来制备刀身1和安装台2，对刀身1进行成型处理，使其自厚度方向的视图呈等腰三角形，如附图1所示。刀刃101的厚度为0.5-1mm。
3)对刀身1、安装台2分别进行打磨及抛光处理。
4)对安装台2进行电穿孔，获得安装孔201，从而得到本实施例期望的刀具。
对本实施例提供的刀具的硬度和韧性进行测量，结果表明，利用实施例1-实施例4提供的刀具用不锈钢板加工得到的刀具的洛氏硬度均达56HRC，冲击韧度均达100J/cm2。
通过安装孔201，将本实施例提供的各刀具安装在绝缘线剥皮器上，将其用来对绝缘导线的绝缘皮进行剥皮处理，使用结果表明，在每次使用时间为20分钟的前提下，本实施例提供的各刀具均可以使用至少20000次。此外，在温度低于零下10℃的环境中，本实施例提供的各刀具均可以使用至少720次。在使用过程中，以上各刀具均能容易地将绝缘皮剥除，且没有断裂或者卷口的现象发生。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。