專利名稱：：耐熱性得到提高的可變幾何形狀渦輪增壓器的排氣引導器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及汽車發(fā)動機等中使用的渦輪增壓器，特別是組裝于其中的排氣引導器組件及其一構(gòu)成部件的可變翼.
背景技術(shù)：
：作為使汽車發(fā)動機實現(xiàn)高輸出、高性能的一種裝置而使用的增壓器，渦輪增壓器已經(jīng)公知，這是一種利用發(fā)動機的排氣能量驅(qū)動渦輪，靠該渦輪的輸出使壓縮機旋轉(zhuǎn)，從而使得發(fā)動機處于高于自然吸氣時的增壓狀態(tài)的裝置。但是，這種渦輪增壓器在發(fā)動機低速旋轉(zhuǎn)時，由于排氣流量降低而在排氣渦輪高效率旋轉(zhuǎn)之前會出現(xiàn)工作不暢的感覺，并且之后到能夠一舉增壓需要一段時間，難免發(fā)生所謂的渦輪滯后等現(xiàn)象。此外，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速原本較低的柴油發(fā)動機中，存在著難以得到渦輪增壓效果的缺點.為此，已開發(fā)出即使從低轉(zhuǎn)速段起也能夠高效率地工作的可變幾何形狀渦輪增壓器。這是一種對較少的排氣量以可變翼(片)進行節(jié)流，以提高排氣的速度，增加排氣渦輪的做功量，因而即使低速旋轉(zhuǎn)時也能夠達到高輸出的渦輪增壓器，特別是對于近年來排放廢氣中的N0x量成為需要解決的問題的柴油發(fā)動機來說，是使發(fā)動機從低速旋轉(zhuǎn)起時便能夠達到高效率的一種有效的渦輪增壓器.該可變幾何形狀渦輪增壓器中的排氣引導器組件是在高溫廢氣氛圍下使用的，其制造一直使用的是具有耐熱性的原材料，例如JIS標準、SUS、SUH、SCH、NCF超合金等耐熱材料，但由于是在非常嚴酷的條件下使用的，因而其壽命耐久性有一定限度，人們希望能夠進一步提高其耐久性。在制造可變幾何形狀渦輪增壓器中的可變翼時，是首先形成翼部和軸部成一體形成的金屬原材料(具有可變翼造形的成形原材)，再對這種成形原材適當進行切削等加工而精加工成所希望的形狀和尺寸的，而通常的精密鑄造和金屬注射成形等方法，要想將可變翼的成形原材精加工成近乎干凈形狀(near-netshape)是極為困難的，目前的狀況尚未達到在現(xiàn)實中以始終穩(wěn)定的高水平大批量生產(chǎn)可變翼的階段，從實現(xiàn)批量化生產(chǎn)來說，也需要解決以上問題。此外，近年來，特別是柴油發(fā)動機，從環(huán)境保護考慮對于向大氣中排放的廢氣提出了非常嚴格的限制，作為發(fā)動機轉(zhuǎn)速原本較低的柴油發(fā)動機，為了減少N0x和顆粒物(PM)等，也迫切希望從低轉(zhuǎn)速段起發(fā)動機可達到高效率的可變幾何形狀渦輪增壓器能夠?qū)崿F(xiàn)批量化生產(chǎn).本發(fā)明是基于對上述背景的認識而提出的，對于伴隨有7001C以上高溫的熱循環(huán)、廢氣氛圍下長期使用的排氣引導器組件，就其構(gòu)成部件的高溫磨損性、抗氧化性、高溫硬度等性能的提高進行了嘗試，此外，還就通過解決上述精密鑄造和金屬注射成形等方法存在的問題并利用這些方法，在現(xiàn)實中可得到近乎干凈形狀的可變翼成形原材的新型制造方法的開發(fā)進行了嘗試。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)方案1所述的耐熱性得到提高的可變幾何形狀渦輪增壓器的排氣渦輪旋轉(zhuǎn)的可變翼，將該可變翼可自由轉(zhuǎn)動地支^在排氣渦輪的外周部上的渦輪框架，以及可使該可變翼適當轉(zhuǎn)動以對廢氣的流量進行調(diào)節(jié)的可變機構(gòu)；對較少的排氣流量以可變翼進行節(jié)流，提高排氣的速度，即使低速旋轉(zhuǎn)時也能夠達到高輸出的可變幾何形狀渦輪增壓器的渦輪增壓器中的排氣引導器組件，其特征是，構(gòu)成所述排氣引導器組件的Y，析出硬化型耐熱部件，預(yù)先經(jīng)過了應(yīng)力賦予處理.根據(jù)該發(fā)明，能夠抑制該耐熱部件的過時效脆化.在這里，作為Y，析出硬化型耐熱部件，有Ni3Ti或Ni3Al等有助于提高耐熱性的化合物析出而成的材料，具體可列舉出SUH660和鉻鎳鐵合金713C等。而應(yīng)力賦予處理，是指通過導入應(yīng)變，以該應(yīng)變自身作為上述化合物生成的核而形成微細均勻的化合物這樣一種處理，在析出熱處理之前進行.技術(shù)方案2所述的耐熱性得到提高的可變幾何形狀渦輪增壓器的排氣引導器組件是在技術(shù)方案1中，其特征是，構(gòu)成所述排氣引導器組件的耐熱部件，其非金屬夾雜物在0.1(純凈度；面積比％)以下。此外，技術(shù)方案3所述的耐熱性得到提高的可變幾何形狀渦輪增壓器的排氣引導器組件是在技術(shù)方案1或2中，其特征是，構(gòu)成所述排氣引導器組件的耐熱部件，其非金屬夾雜物的大小在10yin以下(這里的"大小"，對于A類是指垂直于軋制延展方向的寬度長度，對于B類和C類是指直徑)。圖1是本發(fā)明所涉及的可變幾何形狀渦輪增壓器的立體圖(a)，以及排氣引導器組件的分解立體圖(b)，圖2是作為排氣引導器組件的一個構(gòu)成部件的可變翼的主視圖與左側(cè)視圖，圖3是Ni基耐熱材料及Fe基耐熱材料的溫度與粘度關(guān)系曲線.具體實施例方式下面對本發(fā)明進行說明.本發(fā)明是為了提高可變幾何形狀渦輪增壓器的排氣引導器組件A的高溫耐久性而對各種耐熱原材料進行研究而開發(fā)出來的，首先對由這樣的耐熱原材料構(gòu)成的排氣引導器組件進行說明.將耐熱原材料分為以下8類，即，實施形式1、實施形式2、實施形式3、實施形式4、的實施形式5、實施形式6、實施形式7、實施形式8。排氣引導器組件排氣引導器組件A是特別用來在發(fā)動機低速旋轉(zhuǎn)時對廢氣G適當進行節(jié)流以調(diào)節(jié)排氣流量的，其一個例子如圖1所示，具有，設(shè)置在排氣渦輪T的外周的、實質(zhì)性設(shè)定排氣流量的多個可變翼1，對可變翼1進行支持使之可自由轉(zhuǎn)動的渦輪框架2，以及為適當整定廢氣G的流量而使可變翼1轉(zhuǎn)動既定角度的可變機構(gòu)3。下面，對各構(gòu)成部分進行說明，首先對可變翼1進行說明。其一個例子如圖1所示，沿排氣渦輪T的外周呈圃孤形配設(shè)有多個(一臺排氣引導器組件A上有約10個至15個左右)，其各個可變翼每次轉(zhuǎn)動大體相同的程度對排氣流量進行適當?shù)恼{(diào)節(jié).此外，各可變翼1具有翼部11和軸部12.翼部ll形成為主要相應(yīng)于排氣渦輪T的寬度尺寸而具有一定的寬度，其在寬度方向上的斷面約呈機翼狀，以使廢氣G能夠有效地進入排氣渦輪T。在這里，為便于說明，將翼部11的寬度尺寸設(shè)作翼片高度h.軸部12形成為與翼部11成一體地相連續(xù)，是相當于使翼部11轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動軸的部分.此外，在翼部11與軸部12二者的銜接部位，形成有彼此相連續(xù)地形成的從軸部12向翼部11變窄的錐形部13和直徑稍大于軸部12的凸緣14。凸緣14的底面與翼部11的軸部12—側(cè)的端面大體形成于同一個面上，借助于該平面，可保證可變翼1在安裝在渦輪框架2上的狀態(tài)下圃滑地轉(zhuǎn)動。而且，在軸部12的前端，形成有作為可變翼1的安裝狀態(tài)基準的基準面15。該基準面15是后述通過鉚接等方式固定在可變機構(gòu)3上的部位，其一個例子如圖1、圖2所示，是將軸部12相對地切除而形成的平面相對于翼部11大體呈一定的傾斜狀態(tài)形成的.下面對渦輪框架2進行說明，這是作為一種對多個可變翼1進行保持使之可自由轉(zhuǎn)動的框架部件而構(gòu)成的，其一個例子如圖1所示，以框架組件21和保持部件22將可變翼1夾在中間.而且，框架組件21具有可變翼1的軸部12可插入其中的法蘭盤部23、以及如后所述可變機構(gòu)3可嵌在其外周上的轂部24.按照這種結(jié)構(gòu)，在法蘭盤部23的周邊部位等間隔地形成與可變翼l的數(shù)量相同的插入孔25。此外，保持部件22如圖1所示，呈中央部位開口的圓盤狀形成.而且，上述框架組件21與保持部件22兩個部件之間的尺寸大體保持一定(約為可變翼1的翼的寬度尺寸)，以使夾在它們中間的可變翼1的翼部11始終能夠圓滑地轉(zhuǎn)動，作為一個例子，利用設(shè)在插入孔25的外周部位的四個鉚接銷26使兩個部件之間的尺寸得以保持.在這里，為了能夠插入上述鉚接銷26，將開設(shè)在框架組件21和保持部件22上的孔作為銷孔27.在該實施形式中，框架組件21的法蘭盤部23由直徑與保持部件22大體相同的法蘭盤部23A、與直徑稍大于保持部件22的法蘭盤部23B兩個法蘭盤部分構(gòu)成，它們形成一個部件，但在做成一個部件會使加工變得很復雜的場合，也可以分別形成兩個直徑不同的法蘭盤部，之后通過鉚接或硬釬焊等加工連結(jié)成一體。下面對可變機構(gòu)3進行說明.其設(shè)置在渦輪框架2的轂部24的外周，是為了調(diào)節(jié)排氣流量而驅(qū)使可變翼1轉(zhuǎn)動的機構(gòu)，其一個例子如圖1所示，具有在組件內(nèi)實質(zhì)性地使可變翼1發(fā)生轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動部件31、以及將該轉(zhuǎn)動傳遞給可變翼1的傳遞部件32。轉(zhuǎn)動部件31如圖所示，呈中央部位有孔的約圓盤狀形成，在其周邊部位等間隔設(shè)置與可變翼1數(shù)量相同的傳遞部件32.該傳遞部件32具有安裝在轉(zhuǎn)動部件31上而能夠自由旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動要素32A、以及以固定的狀態(tài)安裝在可變翼1的基準面15上的受動要素32B,在上述驅(qū)動要素32A與受動要素32B彼此連接的狀態(tài)下實現(xiàn)轉(zhuǎn)動的傳遞，具體地說，將四邊形片狀驅(qū)動要素32A用銷固定在轉(zhuǎn)動部件31上使之可自由旋轉(zhuǎn)，同時，將為了嵌入該驅(qū)動要素32A而大約呈U字形形成的受動要素32B固定在可變翼1的前端的基準面15上，最后將轉(zhuǎn)動部件31安裝到轂部24上，使四邊形片狀驅(qū)動要素32A嵌入U字形受動要素32B中，二者彼此卡合。在安裝了多個可變翼1的最初狀態(tài)下，為了使它們在周向上排列規(guī)整，各可變翼1與受動要素32B二者要以大體一定的角度安裝，在本實施形式中，主要由可變翼1的基準面15發(fā)揮這種作用。此外，若轉(zhuǎn)動部件31只是簡單地嵌入轂部24中，則在轉(zhuǎn)動部件31稍微脫離渦輪框架2時，傳遞部件32的卡合狀態(tài)便會解除，為防止這種情況的發(fā)生，設(shè)置有從渦輪框架2的另一側(cè)將轉(zhuǎn)動部件31夾住的環(huán)33等，將轉(zhuǎn)動部件31向渦輪框架2—側(cè)進行推壓。按照這種構(gòu)成，在發(fā)動機低速旋轉(zhuǎn)時，使可變機構(gòu)3的轉(zhuǎn)動部件31適當轉(zhuǎn)動，該轉(zhuǎn)動經(jīng)由傳遞部件32傳遞到軸部12上，便可使可變翼1如圖1所示地轉(zhuǎn)動，對廢氣G適當進行節(jié)流以調(diào)節(jié)排氣流量.排氣引導器組件A以具有上述基本結(jié)構(gòu)而構(gòu)成，下面對構(gòu)成該組件的耐熱原材料，按各實施形式進行說明.[實施形式1]實施形式1是為了使存在于耐熱金屬部件中的非金屬物質(zhì)減少、尺寸微小化的一種形式。作為制造方法，對于耐熱金屬部件，有添加4*5、加熱加壓處理、純氧轉(zhuǎn)爐吹煉處理等方法，具體是以如下工序進行制造的。(I)減少耐熱金屬部件中非金屬夾雜物靠精煉時添加鈣，對于碗化物類(A類)自不待言，就是對于氧化物類(B類、C類)非金屬夾雜物的生成來說，也能夠通過鈣的化合物將硫、硅、鋁等排除而使之較少生成。此外，通過純氧轉(zhuǎn)爐吹煉處理，排除氧化物渣以減少B類、C類非金屬夾雜物.(II)耐熱金屬部件中非金屬夾雜物尺寸的微小化靠加熱爐附設(shè)在巻材的出端入端兩處的斯特克爾式軋機或可大壓力工作的強大的連續(xù)式熱軋機，將精煉后殘存的非金屬夾雜物拉伸(A類)和破碎(B類、C類).此外，通過純氧轉(zhuǎn)爐吹煉使大量的氧化物均勻形成以謀求非金屬夾雜物小尺寸化。(III)排氣引導器組件的制造對經(jīng)過上述處理的原材料進行鑄造、鍛造、壓力加工、精沖、打孔、鉚接、表面改性等處理以制造排氣引導器組件A。(IV)耐久性與非處理材料相比，高溫/熱疲勞、蠕變特性、韌性、應(yīng)力集中系數(shù)、抗高溫氧化性達到1/5以下而顯著提高，排氣引導器組件的高溫耐久性達到5倍以上。實施形式2的耐熱部件(合金)以通常方法制造。具體的三種實施形式如表1所示。此外，對該合金的各成分進行限定的理由如下所述。C為0.05%以下是為了降低敏化作用.Mn為1%以上是為了使(7相的生成滯后，Ni為15。/。以上是為了增加a相的生成自由能.Cr為30%以下是為了增加(7相的生成自由能.Ti為0.ly。以上是為了生成Y，相。Al為0.1。/。以上是為了生成Y，相。Ce或La為0.05%以上是為了抑制a相的生成。(I)排氣引導器組件的制造以轉(zhuǎn)爐精煉工序進行上述既定成分的控制，之后經(jīng)過連續(xù)鑄造、熱軋及冷軋的通常工序，制造出原材料，使用該材料進行排氣引導器組件的加工和制造。(II)組織脆化的抑制下面的表l中示出組織脆化抑制數(shù)據(jù).表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>(III)覆膜方法(a)作為對本實施形式中的合金的表面進行覆膜的方法，以采用TD鹽浴法為宜，具體以如下工序進行，預(yù)先呈非平衡且過飽和狀態(tài)進行表面滲碳處理之后，將預(yù)熱至500x:的部件浸漬在由硼砂、氯化物、氧化鉻構(gòu)成的1000TC上下的鹽浴中便可生成鉻碳化物覆膜。(b)組織脆化的抑制下面的表2中示出組織脆化抑制數(shù)據(jù).表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(IV)應(yīng)力賦予處理(a)處理的內(nèi)容在進行析出熱處理之前，在允許的范圍內(nèi)對部件盡可能均勻地實施某種加工，根據(jù)情況進而施加液壓等靜水壓力，在賦予應(yīng)力下導入塑性應(yīng)變，(b)組織脆化的抑制下面的表3中示出組織脆化抑制數(shù)據(jù)。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>[實施形式3]實施形式3的合金以通常方法制造。具體的三種實施形式如表4所示。此外，對該合金的各成分進行限定的理由如下所述.W為0.3%以上是為了能夠有效且在高溫下產(chǎn)生回火二次硬化。V為1.0%以上是為了能夠有效且在高溫下產(chǎn)生回火二次硬化.Mo為1.0%以上是為了能夠有效且在高溫下產(chǎn)生回火二次硬化。Hf為0.5%以上是為了能夠有效且在高溫下產(chǎn)生回火二次硬化.(I)排氣引導器組件的制造以轉(zhuǎn)爐精煉對成分組成進行控制，經(jīng)爐外精煉以求組成進一步精確后，經(jīng)連續(xù)鑄造制成板坯、中小型方坯、大型方坯等，之后，經(jīng)熱軋、冷軋制造出不銹鋼原材料。使用該材料進行加工、熱處理制造排氣引導器組件。(II)耐久性下面的表4示出耐久性提高的數(shù)據(jù).表4<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>(in)覆膜方法(a)作為對本實施形式的馬氏體系不銹鋼的表面進行覆膜的方法，以采用通過鹽浴法進行的鉻碳化物成膜法為宜，具體以如下工序進行。由于含有充足的固溶碳，故洗凈后，預(yù)熱到50ox:，浸清在由硼砂.氯化物鉻氧^物構(gòu)成的1000TC程度的鹽浴中后取出，進行中和洗凈.此時，為防止二次硬化狀態(tài)變差，最好盡可能低溫短時處理。(b)高溫耐久性下面的表5示出高溫耐久性提高的數(shù)據(jù).表5<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>[實施形式4]實施形式4的耐熱部件(合金)以通常方法制造.具體的兩種實施形式如表6所示.此外，對該合金的各成分進行限定的理由如下所述。C為0.2~0.5%是以獲得具有充分的高溫耐久性的鉻碳化物為必要前提的、能夠充分成膜的適當范圍.Mn為5~10%是為了使碳的固溶量保持在0.2~0.5%的適當范閨內(nèi)。Ni為10~20%是為了使碳的固溶量保持在0.2~0.5%的適當范圍內(nèi)。Cr為15~25%是為了使碳的固溶量保持在0.2~0.5%的適當范圍內(nèi)。N為0.05~0.2%是為了使碳的固溶量保持在0.2~0.5%的適當范圍內(nèi)。La、Ce、Sm之中的一種或兩種為0.01~0.1%是為了使碳的固溶量保持在0.2~0.5%的適當范圍內(nèi)，有助于鉻碳化物成膜.U)排氣引導器組件的制造以轉(zhuǎn)爐精煉對成分組成進行控制，經(jīng)爐外精煉以求組成進一步精確后，經(jīng)連續(xù)鑄造制成板坯、中小型方坯、大型方坯等，之后，經(jīng)熱軋、冷軋制造出耐熱材料，使用該材料進行加工、熱處理制造排氣引導器組件.(II)高溫強度下面的表6示出高溫強度提高的數(shù)據(jù).表6<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>(III)覆膜方法(a)作為對本實施形式的合金的表面進行覆膜的方法，以采用鹽浴法為宜，具體以如下工序進行'將組件部件洗凈后，預(yù)熱到500TC，然后浸漬于硼砂中含有氯化物及氧化鉻的iooox:上下的鹽浴中后，進行中和洗凈。(b)耐久性下面的表7示出耐久性提高的數(shù)據(jù)。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>[實施形式5]實施形式5是在JIS標準SUS310S中添加碳而制造出來的，具體以如下工序進行。具體的實施形式如后面的表8所示。以轉(zhuǎn)爐精煉對成分組成進行控制，經(jīng)爐外精煉以求組成進一步精確后，以連續(xù)鑄造機制成板坯。之后，將板坯在U00"C以上均勻加熱1小時以上，最初在輕壓下以斯特克爾式軋機等進行熱軋，將軋制下限溫度控制在9501C以上進行熱軋，最后以大量的冷卻水進行急冷。對這樣獲得的熱軋巻材進行冷軋，為避免基體鐵生成碳化物，退火以連續(xù)設(shè)備在iioox:左右進行，從而制成成品原材料.之所以使含碳率為0.15~0.35%,是將其限定在這樣的范圍內(nèi)，即，使得碳通過本實施形式的處理而固溶，不進行滲碳而能夠形成鉻碳化物覆膜.(I)排氣引導器組件部件的制造通過轉(zhuǎn)爐精煉對成分組成進行控制，對連續(xù)鑄造而成的板坯進行12501C以上的高溫加熱，之后，經(jīng)過軋制/鍛造急冷工序制造成耐熱部件。(II)高強度化下面的表8示出高溫硬度數(shù)據(jù).表8<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>(III)覆膜方法(a)對本實施形式合金表面進行的覆膜，是利用該耐熱材料中的大部分離解'固溶的碳進行的，具體以如下工序進行。將該部件洗凈后，以500"C進行預(yù)熱，然后浸漬在含有氧化鉻/鈦/鎢等的鹽浴中，之后進行中和處理。(b)高耐磨性上面的表8中示出與高溫硬度和高溫耐磨性有關(guān)的數(shù)據(jù)。[實施形式6](I)排氣引導器組件的制造通過真空熔煉對具有既定組成的各種超合金進行成分調(diào)整熔煉，鑄造用超合金(鉻鎳鐵合金713C)為鑄錠，將其作為砂型鑄造或精密鑄造用的中間合金來制造組件的部件。另一方面，軋制/鍛造用超合金(因科鎳鉻不銹鋼800H)為鑄錠或根據(jù)情況將其制成連續(xù)鍛造的板坯大型方坯中小型方坯，之后，經(jīng)軋制/鍛造制成超合金原材料.之后，進行加工(以及熱處理)制造成組件部件。(II)高溫強度下面的表9示出高溫強度數(shù)據(jù)。表9<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>(III)覆膜方法(a)對本實施形式超合金以鉻碳化物、鈦碳化物、鵠碳化物、釩碳化物、鈮碳化物或鉬碳化物進行的表面覆膜，是預(yù)先進行滲碳處理、滲氮處理之后進行的，具體以如下工序進行。離子滲碳或離子滲氮后，將超合金原材料預(yù)熱到5001C，浸漬在含有鉻、鈦、鴒、釩、鈮或鉬的鹽浴中后，進行中和處理。(b)高溫滑動耐磨損性降低的抑制下面的表IO示出耐磨損性的降低得到抑制的數(shù)據(jù).表IO<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>[實施形式7]實施形式7的耐熱部件(合金)的成形原材基本上以精密鑄造法或金屬注射成形法制造(材質(zhì)后面的表11、12).通過轉(zhuǎn)爐精煉對成分組成進行控制，經(jīng)爐外精煉以求組成進一步精確后，以連續(xù)鑄造機制成板坯。之后，將板坯在120on以上均勻加熱i小時以上，最初在輕壓下以斯拉克爾式軋機等進行熱軋，將軋制下限溫度控制在9501C以上進行熱軋，最后以大量的冷卻水進行急冷。對這樣獲得的熱軋巻材進行冷軋，為避免基體鐵生成碳化物，退火以連續(xù)設(shè)備在iioox:左右進行，從而制成成品原材料。此外，對該合金鑄鋼的各成分進行限定的理由如下所述。C為0.2~0.5%是為了謀求熔液流動性、高溫強度、覆膜處理性的改善，Cr為15~30%是為了提高耐熱性。Ni為15~30%是為了謀求特別是高溫強度、抗高溫氧化、熱疲勞、熱膨脹(尺寸的變化)的改善。Pb為0.01~0.1%是為了使精密鑄造、MIM的形狀極為接近零件的機械切削變得容易以及為了提高MIM的燒結(jié)性.Se為0.01~0.1%是為了使精密鑄造、MIM的形狀極為接近零件的機械切削變得容易以及為了提高MIM的燒結(jié)性。Te為0.01~0.1%是為了使精密鑄造、MIM的形狀極為接近零件的機械切削變得容易以及為了提高MIM的燒結(jié)性。0為0.02~0.1%是為了精密鑄造時具有良好的熔液流動性。S為0.005~0.05%是為了精密鑄造時具有良好的熔液流動性。(I)排氣引導器組件的制造(a)精密鑄造法l.制造以代表精密鑄造法的失蠟造型鑄造法兼顧上述成分組成進行制造。該方法，是在與要鑄造的制品形狀相同的蠟?zāi)５闹車纬赡突鸩牧系母材ず?，整體進行加熱從而僅使蠟?zāi)Ｈ刍M行制造的，具體以如下工序制造，為提高形狀極為接近的程度而采取了措施.以電爐使用Fe-Ni-Cr系中間合金進行成分調(diào)整，通過高溫熔煉以降低熔液的粘性，在該耐火材料制成的鑄模不產(chǎn)生熱應(yīng)力龜裂的范圍內(nèi)進行急冷式澆鑄以使尺寸公差極小，即提高尺寸精度。其次，冷卻后，拆開鑄模，將流道等切斷，經(jīng)耐酸洗洗凈而制成形狀極為接近的制品。之后，經(jīng)輕切削工序制成組件的零件.在本實施形式中，揉進了在后工序的切削、研磨等工序中盡可能不施加負荷的新見解。2.與制造有關(guān)的數(shù)據(jù)下面的表11示出與現(xiàn)有技術(shù)的對比數(shù)據(jù),表ll精密鑄造方法<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>(b)金屬注射成形法1.制造通過增大空氣/水的霧化噴射速度、提高冷卻速度以及控制噴嘴的形狀尺寸以形成微小原料粉，在還原氣氛下將表面氧化物去除，以稍低于熔點(低2ox:左右)的溫度進行燒結(jié)使之獨立泡化，經(jīng)注射成形而制成形狀極為接近的制品。之后，經(jīng)輕切削工序制成組件的零件。2.與制品有關(guān)的數(shù)據(jù)下面的表12示出與現(xiàn)有材料的對比數(shù)據(jù).表12金屬射出成形方法<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>(III)耐久性為了在以上失蠟造型鑄造或MIM的切削件上形成碳化物覆膜，進行鹽浴處理(根據(jù)需要進行滲碳處理)，從而制成組件的部件。下面的表13示出耐久性提高的數(shù)據(jù)。表13有無覆膜處理時的高溫摩擦系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>[實施形式8](I)高合金奧氏體系耐熱不銹鋼(a)僅進行離子滲碳和TD鹽浴處理的例子在具有包括曱烷或丙烷的烴類氣體的2~3托的稀有氣體氣氛下形成輝光放電，使所產(chǎn)生的烴等離子作用于被處理物表面而進行滲碳.其次，將被處理物浸漬在硼砂中混合Cr、V、Ti、W等的氧化物和作為助劑的氯化物的高溫TD鹽浴中，通過高溫化學反應(yīng)使碳化物成膜。(b)使用SUS310S或SUH310的例子與上述方法基本相同，但由于存在著SUS310S的C〈0.1。/。而SUH310的CM).2%的差異，故離子滲碳條件應(yīng)相應(yīng)改變.TD鹽浴處理后的結(jié)果，以高溫耐磨.抗高溫氧化為主的高溫耐久性顯著提高。此外，通過添加Ti、Ni、B、Hf等可實現(xiàn)晶粒細化，故高溫硬度、疲勞強度、蠕變性等提高.再采用上述(a)的處理方法.(c)使用SCH21的例子與上述方法基本相同，但由于OO.3%而更多，故縮短離子滲碳時間即可.TD鹽浴處理的效果和晶粒細化效果與SUS310S和SUH310相同.再采用上述(a)的處理方法，(d)使用軋制材料的例子事前進行加熱，在奧氏體階段輕壓而材料相變?yōu)殍F氣體后，一次性進行大壓力下的軋制，使再結(jié)晶晶核生成數(shù)量大幅度增加，在冷卻過程中避免從奧氏體變相為鐵氧體(通常的熱軋，會在下壓后發(fā)生相變而從奧氏體晶粒產(chǎn)生鐵氧體再結(jié)晶)，可得到微細晶粒.因此高溫強度等耐熱性提高.再采用上述(a)的處理方法。(II)使用鐵基超合金的例子SUH660和因科鎳鉻不銹鋼800H等鐵基超合金，不僅Ni量多，而且添加了Ti、Al等，因此，進行離子滲碳時，還需要注意表面的清洗和活化.其它與(a)基本相同。(III)使用鎳基超合金的例子(a)僅進行離子滲碳和TD鹽浴處理的例子鉻鎳鐵合金718和鉻鎳鐵合金713C等Ni基超合金，由于基體為Ni，因此在進行離子滲碳時要使真空度最小，輝光放電重壓也要提高。進行鹽浴處理時也同樣，要考慮Ni基體中固溶碳的擴散速度而添加鹽浴均衡氯化物(使還原劑與氧化物的鹽浴均衡性相對于硼酸媒體向高濃度側(cè)移動)。(b)使Y，相析出的例子在Ni3Ti和Ni3Al等y，析出型Ni基超合金(包括SUH660)用于本高溫用途中時，有必要使Y，相盡可能微細、均勻分散。為此，在析出處理之前進行應(yīng)變的導入，以及/或者析出熱處理采用多邊形化處理(二級熱處理)工序，以此作為對應(yīng)措施。構(gòu)成排氣引導器組件A的耐熱原材料是如上制造或形成的，下面，就前述實施形式7也多少涉及到的、具有可變翼1的造形的成形原材的制造方法進行說明?？勺円?的成形原材，是制成之前的翼部11與軸部12二者成一體的金屬原材料，通過對其適當進行滾軋成形加工和研磨加工等，形成作為目標物的可變翼1。此外，作為成形原材的原材料，可采用SUS310S等具有耐熱性的金屬原材料。在這里，是以精密鑄造法或金屬注射成形法得到成形原材的，下面，將精密鑄造法作為[實施形式9]、將金屬注射成形法作為[實施形式10]就其制造方法進行說明.[實施形式9實施形式9的精密鑄造法一般來說是鑄件(成形原材)能夠達到高精度的方法，在這里，作為一個例子采用了失蠟造型鑄造法，失蠟造型鑄造法是這樣一種方法，即，一般首先形成與要鑄造的制品形狀相同的蠟?zāi)?，在該蠟?zāi)５闹車纬赡突鸩牧细材雍?，整體進行加熱，僅使蠟?zāi)Ｈ刍瞥设T模(覆膜層)，采用這種方法，能夠得到忠實于目標制品的鑄模，使鑄件得以高精度再現(xiàn)。而作為精密鑄造法，除了上迷失蠟造型鑄造法之外，還有肖氏精密鑄造法和CADIC法等，這些方法也可采用。附帶說明，肖氏精密鑄造法，是一種將液狀烷基硅酸酯粘接劑與粉粒狀耐火材料二者混煉后成形為濕鑄模，將該濕鑄模急劇干燥，使伴隨干燥而產(chǎn)生的裂紋以眼睛無法看到的微細裂紋產(chǎn)生，以防止鑄模發(fā)生整體性收縮變形的方法。這種精密鑄造法，所形成的鑄模與目標制品(這里為可變翼1)的形狀與大小大體相同，能夠高精度再現(xiàn)極為忠實于目標制品的鑄件(成形原材)。但即使是這樣的精密鑄造法也存在如下缺點，即，若不采取措施，要將成形原材精加工成近乎干凈形狀是困難的，要想得到具有目標形狀和精度的可變翼1，所鑄造出來的成形原材的尺寸精度尚顯不足，并且具有離散性。此外，成形原材也存在著之后實施滾軋成形等后加工時容易形成鋒利飛邊的缺點.為此，作為本實施形式，在進行鑄造時，適當采取了如下技術(shù)措施。首先，為提高向鑄模內(nèi)澆鑄的熔融金屬的流動性，采用了以耐熱金屬為主要母材的處女材，并且使該處女材中含有的C(碳)、Si(硅)、O(氧)的量合適.具體地說，不經(jīng)過司庫拉普洗滌廢料的過程，而采用從鐵砂和鐵礦石等直接進行還原而制成的原材料(處女材)，并且將C、Si、0等成分比例分別調(diào)整為0.05~0.5%、0.5~1.5%、0.01~0.1%(各為重量％)，以提高熔融金屬的流動性和成形原材的形狀及尺寸精度，并提高滾軋成形性.附帶說明，在對上述各元素的成分比例進行調(diào)整時，是在電爐中邊對變化量進行監(jiān)視邊進行調(diào)整的。此外，在進行鑄造時，對鑄模和成形原材二者之一或二者進行急冷以縮短到拆模為止的時間，使得成形原材的凝固組織變細。具體地說，例如在鑄造前后用水向鑄模噴霧進行冷卻，到拆模為止所需要的時間，其一個例子縮短到了1小時以下(通常的空氣冷卻需要1~4小時)。此時，澆鑄前的冷卻只是對鑄模進行，而澆鑄后的冷卻則是對鑄模和成形原材二者進行的。當然，在進行急冷時，應(yīng)在鑄模不產(chǎn)生熱應(yīng)力龜裂的范圍內(nèi)進行.若沒有必要在鑄造前后的兩個時段進行冷卻，則在哪一時段進行均可，而在希望進一步提高冷卻效果的場合，除了在鑄造前后兩個時段進行冷卻之外，還可以再對從鑄模中取出的成形原材以冷卻水進行噴霧.通過采取上述技術(shù)措施(急冷)，作為成形原材的凝固組織的一個例子，細化到了50~100jim(通常的空氣冷卻時約為100~500pm的凝固晶粒)，在進行之后的滾軋成形等加工時，由于應(yīng)變均勻因而不容易產(chǎn)生鋒利飛邊，使?jié)L軋成形加工等變得更為容易。再有，對于向模具內(nèi)進行澆鑄的熔融金屬，添加Pb(鉛)、Se(硒)、Te(碲)之中的一種或多種，并且在非金屬夾雜物的存在不會帶來不良影響的范圍內(nèi)含有較多的0(氧)、S(硫)。具體地說，可使Pb為0.01~0.1%，Se為0.01~0.1%，Te為0.01~0.1%(各為重量％)，而使0為0.02~0.1%，S為0.005~0.5%(各為重量％)。這里之所以添加Pb、Se、Te等，是為了提高成形原材的滾軋成形性和切削性(主要表現(xiàn)出切削性)，而之所以添加0、S等，是為了提高熔液流動性。附帶說明，關(guān)于熔液流動性，經(jīng)本申請人確認，斯托克斯流的粘性流動性至少提高了20~40%。此外，進行鑄造時，熔融金屬是加溫到熔點以上，在粘性低于熔點溫度時的狀態(tài)下向模具內(nèi)澆鑄的，以Ni(鎳)基耐熱材料及Fe(鐵)基耐熱材料為例，溫度(以相對于熔點而言的加溫狀況表示)與粘性之間的關(guān)系示于圖3。圖中所示熔液流動性(標準值)，是被澆鑄熔融體的流動性，與粘性相當。由該圖可知，熔融金屬的粘性，在熔點附近對溫度的依賴性高，原材料的溫度越高則粘性越低，但還可知，在相對于熔點再加溫約301C的附近，粘性的溫度依賴性減弱，即使進行加溫粘性也不會相應(yīng)地降低。因此，作為本實施形式，考慮到粘性降低的效果與加溫成本，其一個例子是將原材料以加溫到高于熔點約30匸程度的狀態(tài)下進行澆鑄的。[實施形式10〗實施形式10的金屬注射成形法實質(zhì)上與現(xiàn)有公知的一般性合成樹脂(塑料)的注射成形相同，例如在鐵、鈦等金屬粉(材料)中混煉粘合劑(主要是使之與金屬粉進行結(jié)合的添加劑，其一個例子為聚乙烯樹脂、蠟、鄰苯二甲酸酯的混合物)，賦之以可塑性。之后，將被賦予可塑性的材料注入模具內(nèi)，凝固為適當?shù)男螤?，將粘合劑去除后進行燒結(jié)，從而得到期望形狀的成形原材.這樣，金屬注射成形也能夠與精密鑄造法同樣地得到大體忠實于目標制品(這里為可變翼1)的成形件(成形原材)，但另一方面，所成形的成形原材的空隙率與固作材料相比要高，特別是耐熱高合金材料，存在著體積密度不夠大和高溫彎曲疲勞強度差等缺點.這里所述的空隙率，是金屬原材料等的晶體中的空腔(多個點缺陷的集合體，它們合在一起甚至可導致微細裂紋的形成)的一種，若其比例過高，則會給金屬原材料帶來不良影響。根據(jù)以上所述，作為本實施形式，在進行金屬注射成形時，適當采取了如下技術(shù)措施。首先，為了使獨立泡(金屬粒子間的球狀間隙)能夠小且均勻地產(chǎn)生，進行時間較長的燒結(jié)，具體地說，例如在使用熔點為15001C的SUS310S的場合，在13001C下進行約2小時左右較長時間的燒結(jié)。雖然進行這樣的燒結(jié)，可降低成形原材空隙率，提高體積密度，但對注射成形的成形原材，還進一步實施HIP處理(HotIsostaticPressing的縮寫，靜水壓力熱壓處理)，以進一步提高體積密度。具體地說，將成形原材例如加熱到約1300TC,同時對成形原材各向均等地施加約100MPa(1000個氣壓)程度的壓力.通過上述燒結(jié)和HIP處理，燒結(jié)之前約為100nm程度的獨立泡在燒結(jié)后變成約10nm程度，體積密度提高約5%，這已為本發(fā)明人所確認。并且，由于該體積密度的提高，不僅成形原材的強度提高，而且尺寸精度提高，可得到更近乎干凈形狀的成形原材。此外，在對金屬粉進行燒結(jié)時，對于例如SUH660等析出硬化型耐熱材料，通過進行急速加熱，使得Y，(稱作嘎瑪原始層(prime),表示Ni3(Al、Ti)的金屬間化合物)生成，抑制其成長、使之細化。這是為了抑制高溫環(huán)境下的過時效現(xiàn)象，此時的急速加熱，最好采用通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生加熱電流的感應(yīng)加熱方法。此外，作為本實施形式，注射成形用的金屬粉為球狀且微細，并一并實施使所成形的成形原材的高溫旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強度得以提高的技術(shù)性措施.在這里，為了使金屬粉呈球狀且微細，例如是將溶融金屬從噴嘴噴出，使空氣或水等高速流體作用于該噴出的熔融金屬，利用高速流體的沖擊力將金屬分割為許多液滴后使之冷卻、凝固而得到金屬粉末，這里采用的是所謂空氣霧化法或水霧化法。此外，在采用這種霧化法時，適當改變噴出熔融金屬的噴嘴的形狀和口徑尺寸、作用于熔融金屬的空氣或水等流體的噴射速度、冷卻速度等，便能夠得到所希望大小的金屬粉末。因，在SUS310S的金屬粉細小到200nm程度進行燒結(jié)時，高溫旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強度提高約20%，這一點已為本發(fā)明人所確認。再有，在進行金屬注射成形時，要對燒結(jié)前的金屬原材料的表面進行還原，具體地說，使具有還原氣氛的氫、氨、一氧化碳等氣體從金屬粒子的表面流過、與之接觸以進行還原.這樣，金屬粒子表面的氧化物被去除，不僅燒結(jié)性提高，而且可增大靜水壓力熱壓處理的效果，大大有助于空隙率的降低。根據(jù)本發(fā)明，能夠在降低成本的同時，使排氣引導器組件A的高溫強度、抗氧化性、耐高溫磨損性等耐熱性得到提高。具體地說，通過使非金屬夾雜物的量的減少和尺寸的微小化(參照實施形式1)、或者、通過添加稀土元素(參照實施形式2)等，可使高溫耐久性提高。此外，還可以在例如SUS410、SUS440等價格較為低廉的馬氏體不銹鋼中添加W(鴒)、V(釩)、Mo(鉬)、Hf(鉿)等(參照實施形式3)。對于高合金奧氏體耐熱不銹鋼或鐵基超合金的軋制材等原材料，可在鐵氧體階段進行大壓力下的軋制以使晶粒細化，使高溫強度得到提高(參照實施形式8)。而對于例如因科鎳鉻不銹鋼800H、鉻鎳鐵合金713C等鐵基超合金或鎳基超合金等原材料，可在其表面形成鉻碳化物、鈦碳化物、鴒碳化物、釩碳化物、鈮碳化物或鉬碳化物等覆膜，以提高高溫強度持續(xù)性和減輕高溫滑動時的磨損(參照實施形式6).此外，根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制排氣引導器組件A的性能隨著在高溫氣氛下使用而降低.具體地說，對于SUH660等析出硬化型耐熱原材料，可以預(yù)先實施應(yīng)力賦予處理，使得在高溫氣氛下(例如700~800t:)使用的過程中，所析出的Y，相(吸瑪原始層)不生長而微小均勻，從而防止過時效(參照實施形式2)。此外，降低所用原材料的含碳量，并使晶粒細化，可防止發(fā)生例如在工作溫度為約600-800TC附近容易發(fā)生的敏化現(xiàn)象。再有，降低原材料的Cr(鉻)的含量的同時，增加Si(硅)和Mn(錳)，可防止例如在工作溫度8501C附近容易發(fā)生的CT脆化現(xiàn)象的發(fā)生.此外，根據(jù)本發(fā)明，使所用原材料的高溫下碳的固溶限度增大(參照實施形式4)，或者將原材料熔化精煉后，通過高溫板坯加熱等方式使碳化物離解而達到高碳化(參照實施形式5)，則不進行滲碳處理也能夠形成碳化物覆膜。此外，還可以做到，在Cr、Ni-Cr耐熱材料中添加Se(竭)、Te(碲)、0(氧)、S(硫)等，使得精密鑄造時的熔液流動性提高，或者使金屬注射成形時的獨立泡細化，從而得到尺寸精度和強度等均很高的成形原材(參照實施形式7、9、10).產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明適合在希望構(gòu)成可變幾何形狀渦輪增壓器的排氣引導器組件的部件的高溫耐磨性、抗氧化性、高溫硬度得到提高的場合使用。此外，本發(fā)明適合在希望將作為排氣引導器組件的一個構(gòu)成部件的可變翼的成形原材(造形)制成近乎干凈形狀的場合使用.權(quán)利要求1.一種耐熱性得到提高的可變幾何形狀渦輪增壓器的排氣引導器組件，是具有對發(fā)動機排出的廢氣(G)的流量適當進行調(diào)節(jié)以使排氣渦輪(T)旋轉(zhuǎn)的可變翼(1)，將該可變翼(1)可自由轉(zhuǎn)動地支持在排氣渦輪(T)的外周部上的渦輪框架(2)，以及可使該可變翼(1)適當轉(zhuǎn)動以對廢氣(G)的流量進行調(diào)節(jié)的可變機構(gòu)(3)；對較少的排氣流量以可變翼(1)進行節(jié)流，提高排氣的速度，即使低速旋轉(zhuǎn)時也能夠達到高輸出的可變幾何形狀渦輪增壓器的渦輪增壓器中的排氣引導器組件(A)，其特征是，構(gòu)成所述排氣引導器組件(A)的γ’析出硬化型耐熱部件預(yù)先經(jīng)過了應(yīng)力賦予處理。2.如權(quán)利要求1所述的耐熱性得到提高的可變幾何形狀渦輪增壓器的排氣引導器組件，其特征是，構(gòu)成所述排氣引導器組件(A)的耐熱部件，其非金屬夾雜物在0.1(純凈度；面積比％)以下。3.如權(quán)利要求1或2所述的耐熱性得到提高的可變幾何形狀渦輪增壓器的排氣引導器組件，其特征是，構(gòu)成所述排氣引導器組件(A)的耐熱部件，其非金屬夾雜物的大小在lOpm以下(這里的"大小"，對于A類是指垂直于軋制延展方向的寬度'長度，對于B類和C類是指直徑)，全文摘要提供一種耐高溫耐磨性、抗氧化性、高溫強度等得到提高的新型的可變幾何形狀渦輪增壓器的排氣引導器組件。本發(fā)明的特點是，由新型耐熱部件構(gòu)成具有可變翼(1)、渦輪框架(2)、可變機構(gòu)(3)而成的、可變幾何形狀渦輪增壓器的排氣引導器組件A，使得排氣引導器組件A的高溫耐久性等得到很大提高。文檔編號F02B37/24GK101187314SQ20071014071公開日2008年5月28日申請日期2002年5月10日優(yōu)先權(quán)日2001年5月10日發(fā)明者大石新二朗,高橋幸雄申請人:株式會社秋田精密沖壓;石川島播磨重工業(yè)株式會社