(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状部材を加熱し、さらにその後冷却することにより前記円筒状部材に熱処理を施す際に、前記円筒状部材の端部を拘束する治具であって、
円環状に形成され、常温時の内径が常温時の前記円筒状部材の外径と一致し、かつ、熱膨張率がマルテンサイト相からなる前記円筒状部材の熱膨張率よりも大きい外側拘束部を備える治具。
【請求項２】
円環状に形成され、
前記冷却時の温度が前記円筒状部材のマルテンサイト変態開始点に到達したときの外径が、前記マルテンサイト変態開始点のときの前記円筒状部材の内径と一致し、
前記外側拘束部内であって、外周面が前記外側拘束部の内周面と同心となる位置に配置され、かつ、熱膨張率がオーステナイト相からなる前記円筒状部材の熱膨張率よりも小さい内側拘束部を備える請求項１に記載の治具。
【請求項３】
前記外側拘束部の軸方向に貫通する空所が形成される請求項１又は請求項２に記載の治具。
【請求項４】
円筒状部材を加熱し、さらにその後冷却することにより前記円筒状部材に熱処理を施す筒状部材の熱処理方法であって、
前記円筒状部材を加熱する前に、
円環状に形成され、常温時の内径が常温時の前記円筒状部材の外径と一致し、かつ、熱膨張率がマルテンサイト相からなる前記円筒状部材の熱膨張率よりも大きい外側拘束部を備える治具の前記外側拘束部内に、
前記円筒状部材の端部を予め挿入して、
前記治具の外側拘束部内に端部を挿入した状態の前記円筒状部材を、単一の熱処理炉内で加熱して、その後冷却する円筒状部材の熱処理方法。
【請求項５】
前記円筒状部材を加熱する前に、
前記円筒状部材の端部の内部に、
円環状に形成され、前記冷却時の温度が前記円筒状部材のマルテンサイト変態開始点に到達したときの外径が、前記マルテンサイト変態開始点のときの前記円筒状部材の内径と一致し、前記外側拘束部内であって、外周面が前記外側拘束部の内周面と同心となる位置に配置され、かつ、熱膨張率がオーステナイト相からなる前記円筒状部材の熱膨張率よりも小さい内側拘束部を備える前記治具の前記内側拘束部を、
予め挿入して、
前記治具の外側拘束部内に端部を挿入し、さらに前記内側拘束部を端部の内部に挿入した状態の前記円筒状部材を、単一の熱処理炉内で加熱して、その後冷却する請求項４に記載の円筒状部材の熱処理方法。
【請求項６】
円筒状部材を加熱し、さらにその後冷却することにより前記円筒状部材に熱処理を施す際に、前記円筒状部材の端部を拘束する治具であって、
円環状に形成され、前記冷却時の温度が前記円筒状部材のマルテンサイト変態開始点に到達したときの外径が、前記マルテンサイト変態開始点のときの前記円筒状部材の内径と一致し、かつ、熱膨張率がオーステナイト相からなる前記円筒状部材の熱膨張率よりも小さい内側拘束部を備える治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状部材に熱処理を施すときに当該円筒状部材を拘束する治具、及び当該治具を用いた円筒状部材の熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、鉄鋼材料からなる円筒状部材に熱処理を施す場合、円筒状部材は温度変化に伴い膨張・収縮するが、円筒状部材全体が均一に膨張・収縮せず、これにより熱処理後の円筒状部材の真円度、特に端部（開口部）の真円度が低下しやすい。
【０００３】
従来、円筒状部材に熱処理を施す場合に、円筒状部材の真円度が低下することを抑制する技術は公知であり、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載の拘束焼入れ装置は、治具で円筒状部材を拘束した状態にして、拘束した円筒状部材に対して熱処理（焼入れ）を施す。詳細には、治具の内側には円筒状部材の形状に一致した先端位置を持つ複数の凸部が形成されており、各凸部で円筒状部材を拘束した状態（各凸部が円筒状部材に軽く接触するか、僅かの隙間を持って対向する状態）にして、焼入れを施す。そして、円筒状部材は焼入れ開始時には大きな拘束力を加えられないが、その後、変形をしようとするときに各凸部から拘束力（抗力）を加えられて、変形を抑制される。このように、焼入れ時における筒状部材の変形を抑制することにより、円筒状部材の真円度の低下を抑制することが可能である。
【０００５】
また、特許文献２に記載の焼入れ変形矯正方法は、焼入れ時における円筒状部材の組織がオーステナイト状態のうちに、円筒状部材を治具で拘束して変形させる。詳細には、円筒状部材を筒状部材とは若干異なる寸法の治具に圧入して、治具の形状に沿う形状（真円形状）に変形させる。このように、円筒状部材の組織がオーステナイト状態のうちに、円筒状部材の形状を真円形状に矯正することにより、円筒状部材の真円度の低下を抑制することが可能である。
【０００６】
ここで、外力を受けると塑性変形しやすいような比較的肉厚の薄い円筒状部材に熱処理を施すこととし、熱処理時に円筒状部材の端部を上記特許文献１に記載の治具又は特許文献２に記載の治具で拘束したとする。
熱処理を開始すると、円筒状部材が温度変化に伴って膨張・収縮する。
しかし、円筒状部材を拘束する上記治具が、膨張・収縮する円筒状部材の大きさに応じた大きさとならなければ、円筒状部材の真円度の低下を招くという問題が生じうる。
具体的には、上記特許文献１に記載の治具又は特許文献２に記載の治具で円筒状部材１００の端部の外径を拘束した場合について、円筒状部材１００が膨張する際、円筒状部材１００が均一に膨張したときであっても、円筒状部材１００に対して上記治具が膨張しなければ、円筒状部材１００が上記治具から径方向内方に抗力を受けうる。その結果、円筒状部材１００の外周部における一カ所又は数カ所が内側に向けて塑性変形して、真円度の低下を招きうる（図１０参照）。
また、上記特許文献２に記載の治具で円筒状部材１１０の端部の内径を拘束した場合について、円筒状部材１１０が収縮する際、円筒状部材１１０が均一に収縮したときであっても、円筒状部材１１０に対して上記治具が収縮しなければ、円筒状部材１１０が上記治具から径方向外方に抗力を受ける。その結果、円筒状部材１１０の端部が外側に向けてラッパ状に（端部側へいくにつれて拡径する形状に）塑性変形して、端部において径が所望の寸法を外れる（図１１（ａ）及び図１１（ｂ）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２００３２０号公報
【特許文献２】特開平８−２２５８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、円筒状部材に熱処理を施すときに、円筒状部材の真円度の低下を抑制することが可能な治具、及び当該治具を用いた円筒状部材の熱処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の治具は、円筒状部材を加熱し、さらにその後冷却することにより前記円筒状部材に熱処理を施す際に、前記円筒状部材の端部を拘束する治具であって、円環状に形成され、常温時の内径が常温時の前記円筒状部材の外径と一致し、かつ、熱膨張率がマルテンサイト相からなる前記円筒状部材の熱膨張率よりも大きい外側拘束部を備える。
【００１０】
請求項２に記載の治具は、円環状に形成され、前記冷却時の温度が前記円筒状部材のマルテンサイト変態開始点に到達したときの外径が、前記マルテンサイト変態開始点のときの前記円筒状部材の内径と一致し、前記外側拘束部内であって、外周面が前記外側拘束部の内周面と同心となる位置に配置され、かつ、熱膨張率がオーステナイト相からなる前記円筒状部材の熱膨張率よりも小さい内側拘束部を備える。
【００１１】
請求項３に記載の治具は、前記外側拘束部の軸方向に貫通する空所が形成される。
【００１２】
請求項４に記載の円筒状部材の熱処理方法は、円筒状部材を加熱し、さらにその後冷却することにより前記円筒状部材に熱処理を施す筒状部材の熱処理方法であって、前記円筒状部材を加熱する前に、円環状に形成され、常温時の内径が常温時の前記円筒状部材の外径と一致し、かつ、熱膨張率がマルテンサイト相からなる前記円筒状部材の熱膨張率よりも大きい外側拘束部を備える治具の前記外側拘束部内に、前記円筒状部材の端部を予め挿入して、前記治具の外側拘束部内に端部を挿入した状態の前記円筒状部材を、単一の熱処理炉内で加熱して、その後冷却する。
【００１３】
請求項５に記載の円筒状部材の熱処理方法は、前記円筒状部材を加熱する前に、前記円筒状部材の端部の内部に、円環状に形成され、前記冷却時の温度が前記円筒状部材のマルテンサイト変態開始点に到達したときの外径が、前記マルテンサイト変態開始点のときの前記円筒状部材の内径と一致し、前記外側拘束部内であって、外周面が前記外側拘束部の内周面と同心となる位置に配置され、かつ、熱膨張率がオーステナイト相からなる前記円筒状部材の熱膨張率よりも小さい内側拘束部を備える前記治具の前記内側拘束部を、予め挿入して、前記治具の外側拘束部内に端部を挿入し、さらに前記内側拘束部を端部の内部に挿入した状態の前記円筒状部材を、単一の熱処理炉内で加熱して、その後冷却する。
【００１４】
請求項６に記載の治具は、円筒状部材を加熱し、さらにその後冷却することにより前記円筒状部材に熱処理を施す際に、前記円筒状部材の端部を拘束する治具であって、円環状に形成され、前記冷却時の温度が前記円筒状部材のマルテンサイト変態開始点に到達したときの外径が、前記マルテンサイト変態開始点のときの前記円筒状部材の内径と一致し、かつ、熱膨張率がオーステナイト相からなる前記円筒状部材の熱膨張率よりも小さい内側拘束部を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、円筒状部材に熱処理を施すときに、円筒状部材の真円度の低下を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】パイプの端部の外径を拘束する治具の概略構成図である。
【図２】ＣＶＴベルトの製造工程を示すフロー図である。
【図３】ＣＶＴベルトの製造に際に、パイプが製造され、加工されていく過程を示す図であり、（ａ）は鋼が切断された状態を示し、（ｂ）は鋼が円筒形状に丸められている状態を示し、（ｃ）は鋼が溶接されてパイプになった状態を示し、（ｄ）は第一熱処理を施されたパイプがリング状に切断された状態を示し、（ｅ）はリング状に切断されたパイプが圧延処理を施されて変形した状態を示す図である。
【図４】ラインＤ１、及びラインＤ３を示す図である。
【図５】ラインＤ２、及びラインＤ４を示す図である。
【図６】図１の一部拡大断面図である。
【図７】パイプの端部の内径を拘束する治具の断面図である。
【図８】パイプの端部の外径及び内径を拘束する治具の断面図である。
【図９】パイプの端部の外径及び内径を拘束する治具の断面図であり、（ａ）、（ｂ）共に治具がパイプの上端部を拘束している状態を示す図である。
【図１０】従来の治具で円筒状部材を拘束して熱処理を行ったときの円筒状部材の端部を示す図である。
【図１１】従来の治具で円筒状部材を拘束して熱処理を行ったときの円筒状部材の形状を示す図であり、（ａ）は円筒状部材の外周面の形状を示し、（ｂ）は図１０（ａ）を矢印Ａの方向から見た図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る治具の実施の一形態である治具１０について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１に示すように、治具１０は、鉄鋼材料からなる薄肉パイプ１（円筒状部材）に熱処理を施す際、相変態時に生じる歪み等により不均一に膨張・収縮しやすい部分であるパイプ１の端部を拘束し、パイプ１の真円度の低下を抑制するものである。
【００１９】
パイプ１は、両端が開口する円筒形状の部材であり、比較的薄肉の部材であり、外力をうけると塑性変形しやすい。
パイプ１は、マルエージング鋼（Ｎｉ：１７〜１９％、Ｃｏ：７〜１３％、Ｍｏ：３．５〜４．５％、Ｔｉ：０．３〜１％、Ａｌ：０．０５〜０．１５％、Ｃ：０．０３％以下）などの鉄鋼材料からなり、加工されてＣＶＴベルト（ベルト式ＣＶＴの動力伝達要素の一つを構成する無端金属ベルト）になる。
【００２０】
図２に示すように、パイプ１は、帯鋼１ａが所定の長さに切断され（帯鋼切断工程Ｓ１０、図３（ａ）参照）、切断された鋼１ｂが円筒形状に丸められ、さらに丸められた状態で溶接され（溶接工程Ｓ２０、図３（ｂ）参照）、これにより製造される（図３（ｃ）参照）。
このように製造されたパイプ１を加工して、ＣＶＴベルトが製造される。詳細には、溶接工程Ｓ２０終了後、製造されたパイプ１に第一熱処理が施されてパイプ１における溶接部分と他の部分とがほぼ同じ硬さにされる（第一溶体化工程Ｓ３０）。その後、前記第一熱処理を施されたパイプ１がリング形状に切断され（パイプ切断工程Ｓ４０、図３（ｄ）参照）、そして、リング形状に切断されたパイプ１に圧延処理が施され（圧延工程Ｓ５０、図３（ｅ）参照）、さらに第二熱処理が施されて組織が均一にされる（第二溶体化工程Ｓ６０）。その後、所定の長さになるように周長が調整（圧延）され（周長調整工程Ｓ７０）、最後に強度を向上するために時効・窒化処理が施される（時効・窒化工程Ｓ８０）。このような工程を経て、パイプ１からＣＶＴベルトが製造される。
【００２１】
第一溶体化工程Ｓ３０（前記第一熱処理）について、図４及び図５を参照して説明する。前記第一熱処理は、以下の（１）〜（７）の順で行われる。なお、図４のラインＤ１はパイプ１に前記第一熱処理を施したときのパイプ１の温度と外径との関係を示し、図５のラインＤ２はパイプ１に前記第一熱処理を施したときのパイプ１の温度と内径との関係を示す。また、ラインＤ１のパイプ１の各温度に対応する外径値、及びラインＤ２のパイプ１の各温度に対応する内径値は、平均値、つまりパイプ１が温度変化に伴い均一に膨張・収縮したときの値を示す。
（１）熱処理炉（不図示）内にパイプ１がセットされる。このとき、パイプ１は、軸が鉛直になるように、立てて置かれる。また、このとき、パイプ１は常温であり、マルテンサイト相からなる。
（２）図４のラインＤ１及び図５のラインＤ２に示すように、この状態からパイプ１の加熱が開始され、パイプ１が昇温していく。そして、パイプ１は、昇温するのに伴い膨張していき、外径及び内径が大きくなっていく。
（３）パイプ１は、所定温度（オーステナイト変態開始点・Ａｓ）まで昇温すると、マルテンサイト相からオーステナイト相に変態を開始し、昇温しているにもかかわらず、ほとんど膨張しなくなる。
（４）パイプ１がさらに昇温していき、オーステナイト変態終了点（Ａｆ）まで昇温すると、オーステナイト相になり、変態を終了する。なお、オーステナイト相のパイプ１は、マルテンサイト相のパイプ１よりも熱膨張率が大きい。
（５）パイプ１は、オーステナイト相への変態終了後、パイプ１の加熱が終了される。なお、この加熱終了時のパイプ１の温度をＴとする。
（６）加熱終了後、パイプ１の冷却が開始されて、パイプ１が降温していく。この際、パイプ１は、降温するのに伴い収縮していき、外径及び内径が小さくなっていく。
（７）パイプ１はマルテンサイト変態開始点（Ｍｓ）まで降温すると、オーステナイト相からマルテンサイト相に変態を開始し、その後、降温に伴い膨張して外径及び内径が大きくなっていく。なお、マルテンサイト変態開始点の方がオーステナイト変態開始点よりも温度が低くなっている。また、パイプ１の温度がマルテンサイト変態開始点にあるときに、パイプ１が最も収縮し、パイプ１の径が最小になる。
（８）パイプ１がさらに降温していき、マルテンサイト変態終了点（Ｍｆ）まで降温すると、マルテンサイト相になり、変態を終了する。
（９）パイプ１はマルテンサイト相に変態した後、降温すると共に収縮していき、常温になるまで冷却される。
【００２２】
上記（１）〜（９）に示した前記第一熱処理をパイプ１に施すことにより、パイプ１における溶接部分と他の部分とが同じような組織となり、パイプ１の硬さにバラツキが無くなる。これにより、その後の圧延工程Ｓ５０にて、パイプ１を引き延ばす際に、硬さのバラツキに起因してパイプ１に破断が生じることを防止でき、さらにパイプ１を均一に引き延ばすことができるようになる。
【００２３】
治具１０は、第一溶体化工程Ｓ３０にて、パイプ１に上記（１）〜（９）に示す前記第一熱処理を施す際に用いられる。
図６に示すように、治具１０は、前記第一熱処理時にパイプ１の端部の外径（外周面）を拘束するものであり、治具１０におけるパイプ１の端部を拘束する部分の内径は、パイプ１の端部の外径の大きさに応じた大きさに形成されている。
前記第一熱処理時には、パイプ１のみならず、パイプ１を拘束している治具１０自体も膨張・収縮するが、治具１０は、熱膨張係数がマルテンサイト相からなるパイプ１よりも大きい物質（例えば、オーステナイト系ステンレス）からなっている。
治具１０は、常温から温度Ｔの間で温度変化しても相変態を起こさない性質を有し、これにより常温から温度Ｔの間で加熱・冷却されても歪みが発生しにくく、均一に膨張・収縮しやすい性質を有する。
治具１０は、リング形状に形成されるフランジ部１１、及びフランジ部１１の外周縁からフランジ部１１に対してほぼ直角（フランジ部１１のほぼ軸方向）に立ち上がる円環状の外側拘束部１２を有する。
【００２４】
外側拘束部１２の内径は、上記（１）の加熱前（常温時）におけるパイプ１の外径の大きさを基準に設定される。詳細には、外側拘束部１２の内径は、上記（１）の常温時にて、パイプ１の外径と一致する寸法に設定されている。なお、外側拘束部１２の内径について、パイプ１の外径と一致するとしたが、パイプ１の外径より僅かに小さい場合も含まれる。また、外側拘束部１２の先端部の内周面は外周側に傾斜しており、端部へ向かうにつれて僅かに拡径するテーパー面に形成されている。これにより、上記（１）の常温時に外側拘束部１２内（外側拘束部１２の内周面で囲まれる空間）にパイプ１の端部（開口部）を円滑に挿入でき、さらにこのときにパイプ１の端部が外側拘束部１２から受ける抗力で塑性変形しないように構成されている。このように、外側拘束部１２内、つまり外側拘束部１２の内周面で囲まれる空間内にパイプ１の端部が挿入されることにより、パイプ１の端部の外周面と外側拘束部１２の内周面とが対向した状態になり、パイプ１の端部の外径が外側拘束部１２で拘束される。
なお、外側拘束部１２内にパイプ１を挿入するときには、パイプ１の先端がフランジ部１１に当接して、パイプ１の先端が外側拘束部１２を通過することが防止され、パイプ１の端部の外径が外側拘束部１２で拘束される状態を保持できるように構成されている。
【００２５】
前記第一熱処理の際には、二つの治具１０・１０が用いられる。詳細には、上記（１）の常温時にパイプ１の両端部に二つの治具１０・１０が挿入され、前記両端部の外径が治具１０・１０の外側拘束部１２・１２でそれぞれ拘束される。さらに外側拘束部１２・１２で拘束されたパイプ１が立てた状態に載置され（図１参照）、この状態のパイプ１に対して上記（２）〜（９）に示すような加熱・冷却が施される。
上記（１）〜（９）に示す前記第一熱処理時に、治具１０・１０は、パイプ１と共に常温から温度Ｔまで加熱され、その後、温度Ｔから常温まで冷却される。このときの治具１０の温度と外側拘束部１２の内径との関係は、図４に示すラインＤ３となる。前記第一熱処理時、治具１０・１０は相変態せずに、一定の熱膨張率で膨張・収縮するので、ラインＤ３に示すように、外側拘束部１２の内径は、上記（１）の常温時のときと、上記（９）の常温時のときと、で一致する。
【００２６】
図４に示すように、前記第一熱処理時、パイプ１が全体的に均一に（相似した状態に）膨張・収縮するとき、上記（１）の常温時には、パイプ１の外径と外側拘束部１２・１２の内径とが略一致するので、パイプ１の外周面と外側拘束部１２・１２の内周面との間に隙間Ｘ１が無いが、それ以外のとき（常温よりも高い温度のとき）には、隙間Ｘ１が存在する。つまり、前記第一熱処理時には、治具１０・１０がパイプ１以上に膨張し、外側拘束部１２・１２の内径がパイプ１の外径以上の寸法になる。これにより、肉厚が薄くて塑性変形しやすいパイプ１が、外側拘束部１２・１２から抗力を受けることが防止される。従って、パイプ１の真円度低下を抑制することができる。
なお、隙間Ｘ１は、上記（６）〜（９）に示す冷却時においては、上記（９）の常温時に最小になる。
【００２７】
また、前記第一熱処理時、パイプ１が例えば相変態時に生じる歪みにより不均一に膨張・収縮して、パイプ１の一部分が他の部分に比べて過度に膨張しようとするとき、この過度に膨張しようとする部分が外側拘束部１２・１２から抗力を受け、膨張を抑制される。これにより、パイプ１の形状が整えられ、パイプ１の真円度低下が抑制される。なお、この過度に膨張する部分は、特に上記（９）の常温時に外側拘束部１２・１２から抗力を受け、膨張を抑制される。
【００２８】
以下では、治具２０について説明する。
【００２９】
治具２０は、第一溶体化工程Ｓ３０にて、パイプ１に上記（１）〜（９）に示す前記第一熱処理を施す際に用いられる。
図７に示すように、治具２０は、前記第一熱処理時にパイプ１の両端部に挿入され、パイプ１の端部の内径（内周面）を拘束するものであり、治具２０におけるパイプ１の端部を拘束する部分の外径は、パイプ１の端部の内径の大きさに応じた大きさに形成されている。
前記第一熱処理時には、パイプ１のみならず、パイプ１を拘束している治具２０自体も膨張・収縮するが、治具２０は、熱膨張係数がオーステナイト相からなるパイプ１よりも小さい物質（例えば、チタン合金）からなっている。
治具２０は、常温から温度Ｔの間で温度変化しても相変態を起こさない性質を有し、これにより常温から温度Ｔの間で加熱・冷却されても歪みが発生しにくく、均一に膨張・収縮しやすい性質を有する。
治具２０は、リング形状に形成されるフランジ部２１、及びフランジ部２１の内周縁からフランジ部２１に対してほぼ直角（フランジ部２１のほぼ軸方向）に立ち上がる円環状の内側拘束部２２を有する。
内側拘束部２２の外径は、上記（７）のマルテンサイト変態開始点のときにおけるパイプ１の内径の大きさを基準に設定される。詳細には、内側拘束部２２の外径は、上記（７）のマルテンサイト変態開始点にて、均一に膨張・収縮したパイプ１の内径と一致する寸法に設定される。
また、内側拘束部２２の外径は、上記（１）の常温時にて、パイプ１の内径より小さい寸法に設定されており、これにより上記（１）の常温時にパイプ１の端部の開口を通じてパイプ１内（パイプ１の内周面で囲まれる空間）に内側拘束部２２を挿入可能に構成されている。このように、パイプ１内に内側拘束部２２が挿入されることにより、パイプ１の端部の内周面と内側拘束部２２の外周面とが対向した状態になり、パイプ１の端部の内径が内側拘束部２２で拘束される。なお、内側拘束部２２の先端部の外周面は内周側に傾斜しており、端部へ向かうにつれて僅かに縮径するテーパー面に形成されている。これにより、パイプ１内への内側拘束部２２の挿入が円滑に行える。
また、パイプ１内に内側拘束部２２を挿入するときには、パイプ１の先端がフランジ部２１に当接して、治具２０がパイプ１内に没入することが防止される。これにより、パイプ１の端部の内部（パイプ１の端部におけるパイプ１の内周面で囲まれる空間）に内側拘束部２２が挿入された状態を保持でき、パイプ１の端部の内径が内側拘束部２２で拘束された状態を保持できるように構成されている。
【００３０】
パイプ１は、その両端部に治具２０・２０が嵌装された状態で前記第一熱処理が行われ、パイプ１は、上記（１）の常温時に両端部の内径を内側拘束部２２・２２でそれぞれ拘束される。
上記（１）〜（９）に示す前記第一熱処理時に、治具２０・２０は、パイプ１と共に常温から温度Ｔまで加熱され、その後、温度Ｔから常温まで冷却される。このときの治具１０の温度と外側拘束部１２の外径との関係は、図５に示すラインＤ４となる。前記第一熱処理時、治具２０・２０は相変態せずに、一定の熱膨張率で膨張・収縮するので、ラインＤ４に示すように、外側拘束部１２の外径は、上記（１）の常温時のときと、上記（９）の常温時のときと、で一致する。
【００３１】
図５に示すように、前記第一熱処理時、パイプ１が全体的に均一に膨張・収縮するとき、上記（７）のマルテンサイト変態開始点のときには、パイプ１の内径と外側拘束部１２・１２の外径とが一致するので、パイプ１の内周面と外側拘束部１２・１２の外周面との間に隙間Ｘ２が無いが、その以外のとき（マルテンサイト変態開始点よりも低い温度、およびマルテンサイト変態開始点よりも高い温度のとき）には、隙間Ｘ２が存在する。つまり、前記第一熱処理時には、内側拘束部２２・２２の外径がパイプ１の内径以下の寸法になる。これにより、パイプ１が、内側拘束部２２・２２から抗力を受けることが防止される。従って、パイプ１の真円度低下を抑制することができる。
【００３２】
また、前記第一熱処理時、パイプ１が不均一に膨張・収縮して、パイプ１の一部分が他の部分に比べて過度に収縮しようとするとき、この過度に収縮しようとする部分が内側拘束部２２・２２から抗力を受け、収縮を抑制される。これにより、パイプ１の形状が整えられ、パイプ１の真円度低下が抑制される。なお、この過度に収縮しようとする部分は、特に上記（７）のマルテンサイト変態開始点のときに内側拘束部２２・２２から抗力を受け、収縮を抑制される。
【００３３】
また、フランジ部１１・２１をリング形状に形成し、さらに拘束部１２・２２を円筒形状に形成して、治具１０・２０には拘束部１２・２２の軸（拘束部１２・２２の円筒形状を形成する円筒の軸）を中心にして拘束部１２・２２の軸方向に貫通する空所が形成されるように構成したので、治具１０・２０を軽量化できると共に治具１０・２０の体積を小さくできる。これにより、治具１０・２０の熱容量を小さくでき、パイプ１を迅速に加熱・冷却できる。
【００３４】
なお、治具１０の熱膨張係数について、マルテンサイト相からなるパイプ１の熱膨張係数と同じであってもよい。また、治具２０の熱膨張係数について、オーステナイト相からなるパイプ１の熱膨張係数と同じであってもよい。
【００３５】
以下では、治具３０について説明する。
【００３６】
治具３０は、治具１０のパイプ１の外径を拘束する機能、及び治具２０のパイプ１の内径を拘束する機能を含むものである。
図８に示すように、治具３０は、治具１０、及び治具２０ａを備える。
治具２０ａは、治具２０の形状を治具１０と係合可能な形状に変形したものであり、その余の構成は治具２０と同じである。治具２０ａは、円筒形状に形成され、かつ、内側拘束部２２と機能的に同一の内側拘束部２２ａを有する。そして、前記第一熱処理時の治具２０ａの温度と内側拘束部２２ａの内径との関係は、図５に示すラインＤ４となり、治具２０の場合と一致する。
外側拘束部１２内に内側拘束部２２ａが配置されており、外側拘束部１２の軸及び内側拘束部２２ａの軸（内側拘束部２２ａの円筒形状を形成する円筒の軸）が同軸となる位置に配置されており、外側拘束部１２の内周面と内側拘束部２２ａの外周面とが対向している。
つまり、内側拘束部２２ａは、外側拘束部１２内に配置され、内側拘束部２２ａの外周面が外側拘束部１２の内周面と同心となる位置に配置されている。
このように配置されることにより、外側拘束部１２と内側拘束部２２ａとの間にパイプ１の端部を挿入可能に構成されている。外側拘束部１２と内側拘束部２２ａとの間にパイプ１の端部を挿入すると、パイプ１の端部が外側拘束部１２と内側拘束部２２ａとで挟まれた状態になる。これにより、パイプ１の端部の外周面が外側拘束部１２の内周面に対向した状態になり、パイプ１の端部の外径が外側拘束部１２で拘束される。同時に、パイプ１の端部の内周面が内側拘束部２２ａの外周面に対向した状態になり、パイプ１の端部の内径が外側拘束部１２で拘束される。このように、治具３０を用いて、パイプ１の端部の外径及び内径を同時に拘束できる。
【００３７】
なお、治具３０について、図９（ａ）又は図９（ｂ）に示すような構成にしてもよい。
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す治具３０は、パイプ１の上端部の外径及び内径を拘束している。
図９（ａ）に示す外側拘束部１２を含む治具１０ａは、治具１０の形状を適宜変形したものである。内側拘束部２２ａを含む治具２０ｂと、治具２０ｃとは、治具２０を二分割して、さらに形状を適宜変形したものである。治具２０ｂと、治具２０ｃとはネジ等で結合されている。そして、治具１０ａと、治具２０ｂ・２０ｃとが係合している。
図９（ｂ）に示す外側拘束部１２を含む治具１０ｂと、治具１０ｃとは、治具１０を二分割して、さらに形状を適宜変形したものである。治具１０ｂと、治具１０ｃとはネジ等で結合されている。内側拘束部２２ａを含む治具２０ｄは、治具２０の形状を適宜変形したものである。そして、治具１０ｂ・１０ｃと、治具２０ｄとが係合している。
【００３８】
前記第一熱処理の際、上記（１）の常温時に治具３０・３０でパイプ１の両端部の外径及び内径がそれぞれ拘束され、拘束されたパイプ１が上記（２）〜（９）に示すように加熱・冷却される。
図４及び図５に示すように、前記第一熱処理時、パイプ１が全体的に均一に膨張・収縮するとき、外側拘束部１２・１２の内径がパイプ１の外径以上の寸法になる。さらに、内側拘束部２２ａ・２２ａの外径がパイプ１の内径以下の寸法になる。これにより、パイプ１が、拘束部１２・１２・２２ａ・２２ａから抗力を受けることが防止される。従って、パイプ１の真円度低下を抑制することができる。
また、前記第一熱処理時、パイプ１が不均一に膨張・収縮して、パイプ１の一部分が他の部分に比べて過度に膨張しようとするとき、この過度に膨張しようとする部分が特に上記（９）の常温時に外側拘束部１２・１２から抗力を受け、膨張を抑制される。さらに、パイプ１の一部分が他の部分に比べて過度に収縮しようとするとき、この過度に収縮しようとする部分が特に上記（７）のマルテンサイト変態開始点のときに内側拘束部２２ａ・２２ａから抗力を受け、収縮を抑制される。これにより、パイプ１の形状が整えられ、パイプ１の真円度低下が抑制される。
【００３９】
なお、前述のように前記第一熱処理の際、治具１０・１０、治具２０・２０、又は治具３０・３０で拘束したパイプ１を加熱・冷却する。本実施形態では、この治具１０・１０、治具２０・２０、又は治具３０・３０でパイプ１の端部を拘束する作業を上記（１）の常温時に行い、つまり上記（２）に示すパイプ１の加熱を開始する前にパイプ１の端部を拘束する作業を予め行う。その後、治具１０・１０、治具２０・２０、又は治具３０・３０で拘束した状態でパイプ１を上記（２）〜（９）に示すように加熱・冷却する。さらにパイプ１の加熱・冷却を単一の熱処理炉内で行い、パイプ１の加熱・冷却の最中には、パイプ１を当該熱処理炉内から出さずに、パイプ１が空気と触れないようにしている。これにより、パイプ１の表面酸化を防止している。
【００４０】
治具１０・２０・３０を用いないでパイプ１に前記第一熱処理を施した場合、前記第一熱処理後のパイプ１の真円度がパイプ１の径の５〜１０％であったのに対し、上述したように治具１０又は治具２０を用いた場合、約３％まで低減できた。また、治具３０を用いた場合、約１％の真円度を達成できた。
【符号の説明】
【００４１】
１      パイプ
１０・２０・２０ａ・３０  治具
１２    外側拘束部
２２・２２ａ  内側拘束部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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