JP7348415B2 - ノズル部品、可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構、可変容量型ターボチャージャ及びノズル部品の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、ノズル部品、可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構、可変容量型ターボチャージャ及びノズル部品の製造方法に関する。

過給機付き内燃機関においては、機関からの排ガス流量と過給機の最適作動条件となるガス流量とのマッチングをなすために、渦巻状のスクロール通路からタービンに送られる排ガスの流路面積を機関の運転状態に応じて可変とする可変容量型排気ターボ過給機が、近年多く用いられている。
可変容量型排気ターボ過給機では、アクチュエータからの駆動力をリンク部を介してノズルベーンに伝達し、該ノズルベーンの翼角を変化させるための可変ノズル機構を設けている。
このような可変ノズル機構では、ノズルベーンを駆動する駆動部材が摺動部を有するため、摺動部の摩耗等の課題がある。

例えば特許文献１に記載された可変ノズル機構では、互いに接触する部品の形状を工夫することで摩耗を抑制するようにしている（特許文献１参照）。

特許第４８７５６０２号公報

例えば特許文献１に記載の可変ノズル機構のような形状面での工夫だけではなく、可変ノズル機構の材料自体の高温環境下における耐摩耗性の向上も求められている。

本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構に含まれるノズル部品において高温環境下における耐摩耗性を向上することを目的とする。

（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るノズル部品は、
可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構に含まれるノズル部品であって、
前記ノズル部品は、
鉄基合金により構成され、
炭素の含有量と窒素の含有量との合計値をＡ質量％とし、
タングステンの含有量の０．５倍とモリブデンの含有量との合計値をＢ質量％とした場合に、
次式：
６．６×Ａ＋Ｂ≧８．０
で表される関係式を満たし、
前記合計値Ｂの値は、１．５質量％以上である。

（２）本開示の少なくとも一実施形態に係る可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構は、
第１部品と、
前記第１部品と摺動可能な第２部品と、
を備え、
前記第１部品は、上記（１）の構成のノズル部品である。

（３）本開示の少なくとも一実施形態に係る可変容量型ターボチャージャは、上記（２）の構成の可変ノズル機構を備える。

（４）本開示の少なくとも一実施形態に係るノズル部品の製造方法は、
可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構に含まれるノズル部品の製造方法であって、
鋳造により、又は、板材を加工することにより上記（１）の構成に記載のノズル部品を形成する工程
を備える。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構に含まれるノズル部品において高温環境下における耐摩耗性を向上できる。

一実施形態に係る可変容量型ターボチャージャの断面図である。 図１のＢ－Ｂ断面図である。 図２のＡ－Ａ断面図である。 鉄基合金の高温環境下における耐摩耗試験の結果を示すグラフである。 鉄基合金の高温環境下における耐摩耗試験の結果を示すグラフである。 鉄基合金の高温環境下における耐摩耗試験の結果を示すグラフである。 鉄基合金の高温環境下における耐摩耗試験の結果を示すグラフである。 鉄基合金の高温環境下における耐摩耗試験の結果を示す表である。 幾つかの実施形態に係るノズル部品を鋳造により製造する場合のフローチャートである。 幾つかの実施形態に係るノズル部品を圧延材等の板材から製造する場合のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

（可変容量型ターボチャージャの全体構成）
図１は、一実施形態に係る可変容量型ターボチャージャの断面図である。図２は、図１のＢ－Ｂ断面図である。図３は、図２のＡ－Ａ断面図である。先ず、図１～図３に基づいて、一実施形態に係る可変容量型ターボチャージャ１の可変ノズル機構１０の基本的な構成について説明する。

図１に示したように、一実施形態にかかる可変容量型ターボチャージャ１は、タービンロータ１２を収容するタービンハウジング１６と、タービンロータ１２の回転軸１２ａを回転可能に支持する軸受２２を収容する軸受ハウジング１８とが、例えばボルトなどによって締結されている。また図示しないが、軸受ハウジング１８を挟んだタービンハウジング１６の反対側には、回転軸１２ａと連結されたコンプレッサロータを収容するコンプレッサハウジングが軸受ハウジング１８と連結されている。

タービンハウジング１６の外周側には、不図示の排気マニホールドと連通し、エンジンから排出された排気ガスが流れるスクロール状の排気ガス通路２０が形成されている。また、スクロール状の排気ガス通路２０と、タービンロータ１２との間には、タービンロータ１２に作用する排気ガスの流れを制御する可変ノズル機構１０が配置されている。

（可変ノズル機構１０）
一実施形態に係る可変ノズル機構１０は、図１に示したように、タービンハウジング１６および軸受ハウジング１８との間に挟まれた状態で、ボルトなどによってノズルマウント２が軸受ハウジング１８に締結されることで、軸受ハウジング１８に固定されている。また可変ノズル機構１０は、図３に示したように、ノズルマウント２の一面２ａに柱状部材のノズルサポート６の一端が連結されている。また、ノズルサポート６の他端にはノズルプレート４の一面４ａが連結されている。このノズルサポート６は、ノズルマウント２の一面２ａおよびノズルプレート４の一面４ａに、平面視で周状に複数連結されている。これにより、ノズルプレート４がノズルマウント２の一面２ａから離間して支持されている。

また、図２および図３に示したように、ノズルマウント２の他面２ｂには、円盤状に形成されたドライブリング５が回転可能に配置されている。そして、ドライブリング５には、複数のレバープレート３の一端側が連結されている。具体的には、ドライブリング５の外周縁に周方向に複数の溝部５ａが形成され、レバープレート３の一端側に設けられた連結軸部３ａが溝部５ａに係合されている。なお、連結軸部３ａは、レバープレート３の一端側においてノズルマウント２側に突出した突部であってもよく、レバープレート３の一端側に取り付けられた軸状の部材であってもよい。

レバープレート３の他端側は、ノズルベーン部材８と連結されている。具体的には、ノズルベーン部材８は、排気ガスの流れを制御するノズルベーン（翼部）８ａと、ノズルベーン８ａと一体的に形成されているノズル軸８ｂとを有する。すなわち、ノズルベーン部材８では、ノズル軸８ｂの一端にノズルベーン８ａが形成されている。ノズル軸８ｂの他端は、レバープレート３の他端側に接続されている。

ノズルベーン部材８は、ノズル軸８ｂがノズルマウント２の貫通孔２ｃに回動可能に挿通されている。
レバープレート３は、ドライブリング５の円周方向に沿ってノズルベーン部材８と同数配置されている。
以下の説明では、可変ノズル機構１０を構成する上述した各部品のことをノズル部品Ｐとも称する。

このように構成される一実施形態に係る可変ノズル機構１０は、ドライブリング５が可変ノズル機構１０の中心軸線１０ａを中心として回転することで、各レバープレート３が回転し、ノズルベーン８ａの翼角が変化するように構成されている。
ドライブリング５が可変ノズル機構１０の中心軸線１０ａを中心として回転すると、例えば、ノズル軸８ｂの外周面８ｓと、ノズルマウント２の貫通孔２ｃの内周面２ｓとの間で相対滑りが生じ、例えば、レバープレート３の一端側に設けられた連結軸部３ａの外周面３ｓと、ドライブリング５の溝部５ａの内周面５ｓとの間で相対滑りが生じる。

このように構成される一実施形態に係る可変ノズル機構１０を備えた可変容量型ターボチャージャ１では、スクロール状の排気ガス通路２０を流れた排気ガスは、図１の矢印ｆで示したように、ノズルマウント２とノズルプレート４との間に流れ込み、ノズルベーン８ａによって流れ方向が制御されて、タービンハウジング１６の中心部へと流れる。そして、タービンロータ１２に作用した後に、排気出口２４から外部に排出される。

上述したように、一実施形態に係る可変ノズル機構１０のように、可変ノズル機構では、可変容量型ターボチャージャの稼働中に摺動する箇所が存在するため、摩耗等の課題がある。また、耐熱ニッケル基合金よりも鉄基合金の方が一般的に安価であるため、製造コストの抑制の観点から、可変ノズル機構において耐熱ニッケル基合金よりも鉄基合金を多く使用することが望ましい。しかし、ディーゼルエンジンよりも排気ガスの温度が高くなる傾向にあるガソリンエンジンで可変容量型ターボチャージャを使用する場合、高温環境下における耐摩耗性や固着防止の観点から、鉄基合金よりも高価な耐熱ニッケル基合金等の使用をせざるを得ないケースが多かった。しかし、比較的安価な材料である鉄基合金によってノズル部品を構成することが望まれている。

例えば鉄基合金において硬度を向上させて耐摩耗性を向上させるには、炭素や窒素を添加することが考えられる。しかし、炭素や窒素は、材料の硬度を向上させるものの、軽元素であるため、可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構に含まれるノズル部品が曝されるような、例えば７００度以上といった高温環境下では比較的拡散し易い。そのため、鉄基合金に炭素や窒素を添加しても、所望の硬度向上につながらない場合がある。また、炭素や窒素を添加することで、鉄基合金中の他の元素と結合して硬くなり過ぎて脆くなることがある。そのため、炭素や窒素に頼らずに高温環境下における鉄基合金の耐摩耗性を向上させることが望まれる。
そこで、鉄基合金において炭素や窒素だけでなく、鉄基合金にモリブデンやタングステンを添加することで、高温環境下における耐摩耗性を向上するようにした。モリブデンやタングステンは、炭素や窒素等ほどには鉄基合金中の他の元素と結合し易いということもなく安定的であり、高温環境下であっても炭素や窒素等と比べて拡散し難い。

発明者らが鋭意検討した結果、一実施形態に係る可変ノズル機構１０のノズル部品Ｐを鉄基合金によって構成する場合、以下の条件を満たす組成とすることで、ノズル部品Ｐとしての高温環境下における耐摩耗性を確保できることが判明した。
具体的には、鉄基合金における炭素の含有量と窒素の含有量との合計値をＡ質量％とし、タングステンの含有量の０．５倍とモリブデンの含有量との合計値をＢ質量％とした場合に、
次式（１）：
６．６×Ａ＋Ｂ≧８．０ ・・・（１）
で表される関係式を満たし、合計値Ｂの値を１．５質量％以上とすることで、高温環境下における耐摩耗性に優れた鉄基合金が得られることが判明した。
したがって、このような鉄基合金によってノズル部品Ｐを構成することで、高温環境下における耐摩耗性を向上できる。

図４Ａ乃至図４Ｄは、鉄基合金の高温環境下における耐摩耗試験の結果を示すグラフである。図５は、鉄基合金の高温環境下における耐摩耗試験の結果を示す表である。なお、図４Ａには、図５における試験片Ｎｏ．１－１乃至１－９についての結果を示す。図４Ｂには、図５における試験片Ｎｏ．２－１及び２－２についての結果を示す。図４Ｃには、図５における試験片Ｎｏ．３－１乃至３－５についての結果を示す。図４Ｄには、図５における試験片Ｎｏ．４－１乃至４－５についての結果を示す。

図５に示した試験結果において、比摩耗量は、試験片Ｎｏ．４－３における摩耗量を１とした場合の相対値である。
図４Ａ乃至図４Ｄには、図５に示した試験結果の比摩耗量を円形のプロットで表している。このプロットの面積は、比摩耗量の平方根に比例している。
図４Ａ乃至図４Ｄにおけるグラフ線Ｌは、上記の式（１）で表される関係式における不等号を等号に置き換えた場合のグラフ線である。図４Ａ乃至図４Ｄにおいて、グラフ線及びグラフ線よりも右側の領域が上記の式（１）で表される関係式を満たす領域である。

図５に示した試験結果を示した耐摩耗試験は、リング・オン・ディスク方式で実施した。図５に示した材料組み合わせの一方をリング型試験片、他方をディスク型試験片とし、リング型試験片に対してディスク型試験片を当接させた状態で、リング型試験片の当接面付近温度が試験温度となるまで加熱し、その後試験荷重にてリング型試験片をディスク型試験片に押し当て、ディスク型試験片を試験回転数にて一方向へ回転させた。

各試験片の試験条件は、以下のとおりである。
試験片Ｎｏ．１－１乃至１－９については、相手材は、ある鉄基合金（鉄基合金Ｘとする）であり、試験荷重は、２６４（Ｎ）であり、回転数は、４．１（ｒｐｍ）であり、試験温度は、７８０（℃）である。
試験片Ｎｏ．２－１及び２－２については、相手材は、鉄基合金Ｘとは組成が異なる鉄基合金（鉄基合金Ｙとする）であり、試験荷重は、８８（Ｎ）であり、回転数は、２７．３（ｒｐｍ）であり、試験温度は、８５０（℃）である。
試験片Ｎｏ．３－１乃至３－５については、相手材は、あるニッケル基合金（ニッケル基合金Ｘとする）であり、試験荷重は、２６４（Ｎ）であり、回転数は、４．１（ｒｐｍ）であり、試験温度は、７８０（℃）である。
試験片Ｎｏ．４－１乃至４－５については、相手材は、ニッケル基合金Ｘとは組成が異なるニッケル基合金（ニッケル基合金Ｙとする）であり、試験荷重は、８８（Ｎ）であり、回転数は、２７．３（ｒｐｍ）であり、試験温度は、８５０（℃）である。
なお、各試験片の摩耗量（比摩耗量）は、相手材の相違等、試験条件の相違によって異なるため、図４Ａ乃至図４Ｄでは、図５に示した試験結果をそれぞれの試験条件毎に分けて表している。

図４Ａ乃至図４Ｄから分かるように、上記の式（１）で表される関係式を満たさない、すなわち合計値Ａと合計値Ｂとがグラフ線Ｌよりも左側の領域に存在することとなる試験片は、グラフ線Ｌよりも右側の領域に存在することとなる試験片よりも比摩耗量が大きい。

（各元素の役割について）
以下、鉄基合金における各元素の役割について説明する。
（炭素Ｃ）
炭素には、鉄基合金において、固溶、変態点の変化、化合物の形成によって鉄基合金の強度を向上させる効果がある。

（窒素Ｎ）
窒素には、炭素と同様の効果がある他、条件によって鉄基合金の耐食性の向上効果もあるが、炭素に比べ添加に際し、追加の工程を要する。

（モリブデンＭｏ）
モリブデンは、炭化物の形成によって鉄基合金の強度を向上させる他、高温環境では酸化物を生じて耐摩耗性の向上に寄与する。

（タングステンＷ）
タングステンは、モリブデンと同様の効果を有する。

（クロムＣｒ）
クロムは、酸化して不動態を形成することによって鉄基合金の耐食性を向上させる。

（ニッケルＮｉ）
ニッケルには、鉄基合金の粘りと強度を向上させる効果がある。また、ニッケルには、鉄基合金の耐食性と耐熱性を向上させる効果がある。

（銅Ｃｕ）
銅には、鉄基合金の耐食性を向上させる効果がある。また、加工硬化を生じにくくさせることで、鉄基合金のプレス性を向上させる。なお、銅は、高温では硬さの減少により鉄基合金の耐摩耗性の低下要因となる。

なお、幾つかの実施形態に係るノズル部品Ｐでは、硫黄Ｓ、マンガンＭｎ、ニオブＮｂ及びケイ素Ｓｉ等の元素を適宜含んでいてもよい。また、幾つかの実施形態に係るノズル部品Ｐでは、いわゆる不可避的不純物を含んでいてもよい。

（モリブデン含有量及び合計値Ｂの上限値について）
上述したように、モリブデン及びタングステンには、鉄基合金の強度向上及び耐摩耗性向上の効果がある。しかし、過剰なモリブデンやタングステンの添加は、ノズル部品Ｐが硬くなり過ぎて脆くなるおそれがある。モリブデン及びタングステンは、比較的高価な金属元素であるため、その添加量を抑制することが製造コストの面で望ましい。
発明者らが鋭意検討した結果、モリブデンの含有量を５．０質量％以下とすることで脆化を抑制できることが判明した。また、タングステンの含有量の０．５倍とモリブデンの含有量との合計値Ｂを６．０質量％以下とすることで脆化を抑制できることが判明した。
そこで、幾つかの実施形態に係るノズル部品Ｐでは、モリブデンの含有量を５．０質量％以下にするとよい。また、幾つかの実施形態に係るノズル部品Ｐでは、タングステンの含有量の０．５倍とモリブデンの含有量との合計値Ｂを６．０質量％以下にするとよい。これにより、ノズル部品Ｐの脆化を抑制できる。
また、発明者らが鋭意検討した結果、モリブデンの過剰添加を抑制することで、４００℃付近の中温域における鉄基合金の耐摩耗性が向上することが判明した。したがって、４００℃付近の中温域におけるノズル部品Ｐの耐摩耗性を確保する観点からは、モリブデンの含有量を２．５質量％以下にしてもよい。

（銅の添加量について）
上述したように、銅には、鉄基合金の耐食性やプレス性を向上させる効果がある。しかし、鉄基合金に銅を過剰に添加すると高温硬さの減少により耐摩耗性の低下要因となる。そのため、高温耐摩耗性を得るためには、ノズル部品Ｐにおける銅の含有量は、０．０％質量以上３．０質量％未満とすることが望ましい。
これにより、ノズル部品Ｐにおいて高温環境下における耐摩耗性の低下を抑制できる。

（炭素の添加量について）
上述したように、炭素には、固溶や化合物の形成によって鉄基合金の硬度を向上させる効果があり、硬度向上によって耐摩耗性の向上も期待できる。しかし、ステンレス鋼等のクロムによって耐食性を確保している材料においては、炭素が高温でクロム炭化物を形成して材料中の金属クロム濃度が減少し、耐食性の低下を引き起こす。従って、炭素の添加のみで耐摩耗性の向上を図ることは高温環境下で用いられる材料では望ましくない。
そこで、幾つかの実施形態に係るノズル部品Ｐでは、ノズル部品Ｐにおける炭素の含有量は、０．０％質量以上２．０質量％以下であるとよい。
上述したように、鉄基合金における組成が上記の式（１）で表される関係式を満たし、且つ、合計値Ｂの値を１．５質量％以上とすることでモリブデン及びタングステンの添加量を確保し、炭素の含有量を０．０％質量以上２．０質量％以下とすることで、上述したような耐食性の低下を抑制しつつ、ノズル部品Ｐの高温環境下における耐摩耗性を向上できる。

なお、幾つかの実施形態に係るノズル部品Ｐでは、必ずしもノズル部品Ｐの全ての領域において、組成が上記の式（１）で表される関係式を満たし、且つ、合計値Ｂの値が１．５質量％以上となるように構成されていなくてもよい。例えば、ノズル部品Ｐにおいて、少なくとも他の部品との間で相対滑りが生じる領域の表面近傍において、組成が上記の式（１）で表される関係式を満たし、且つ、合計値Ｂの値が１．５質量％以上となるように構成されてればよい。
すなわち、幾つかの実施形態に係るノズル部品Ｐは、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを含んでいてもよい。ここで、第１領域Ｒ１は、ノズル部品Ｐの表面Ｓの少なくとも一部を覆う、表面Ｓと表面Ｓからの深さが２０μｍ以上１５０μｍ以下となる位置との間の領域であって、組成が上記の式（１）で表される関係式を満たし、且つ、合計値Ｂの値が１．５質量％以上である領域である。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１とは、ノズル部品Ｐにおける位置及び組成が異なる領域である。
一例として、例えば、ノズル部品Ｐがノズルマウント２であれば、第１領域Ｒ１は、貫通孔２ｃの内周面２ｓと内周面２ｓからの深さが２０μｍ以上１５０μｍ以下となる位置との間の領域であってもよい。そして、第２領域は、例えば内周面２ｓからの深さが１５０μｍを超える位置を含む領域であってもよい。

例えば、鉄基合金製のノズル部品Ｐにおいて、その組成に関し、合計値Ｂの値が１．５質量％以上であるものの、炭素や窒素の含有量が少ないために上記の式（１）で表される関係式を満たさない場合であっても、ノズル部品Ｐに浸炭処理や窒化処理、又は浸炭と窒化とを組み合わせた処理等を施すことで、ノズル部品Ｐの表面付近の領域の炭素含有量や窒素含有量を増やし、該領域における組成が上記の式（１）で表される関係式を満たすようにすることもできる。これにより、該領域、すなわち第１領域Ｒ１の高温環境下における耐摩耗性を確保できる。
なお、第１領域Ｒ１の厚さが２０μｍ未満であると、例えば異物がノズル部品Ｐに衝突する等してノズル部品Ｐの表面が損傷すると、第１領域Ｒ１よりも下の領域（第２領域Ｒ２）が露出してしまうおそれがある。したがって、第１領域Ｒ１の厚さは２０μｍ以上であることが望ましい。また、耐摩耗性の点や上記のようなノズル部品Ｐの表面の損傷の点等から第１領域Ｒ１の厚さは厚い方がよいが、第１領域Ｒ１の厚さが厚くなると、浸炭処理や窒化処理等の処理コスト（金額及び時間）が増加する。そのため、第１領域Ｒ１の厚さは１５０μｍ以下であるとよい。
これにより、ノズル部品において高温環境下における耐摩耗性を向上できる。

例えば一例として上述したように、幾つかの実施形態において、ノズル部品Ｐは、ノズルマウント２であってもよい。
一実施形態に係る可変容量型ターボチャージャ１の可変ノズル機構１０では、ノズルベーン部材８のノズル軸８ｂがノズルマウント２の貫通孔２ｃに回動可能に挿通されており、可変容量型ターボチャージャ１の稼働中にノズル軸８ｂの外周面８ｓと貫通孔２ｃの内周面２ｓとが摺動する。
幾つかの実施形態に係るノズル部品Ｐがノズルマウント２であれば、すなわち上述した組成を有する鉄基合金によってノズルマウント２を構成すれば、ノズルマウント２の貫通孔２ｃの高温環境下における耐摩耗性を向上できるので、ノズルベーン８ａの翼角の制御精度の低下を抑制できる。

一実施形態に係る可変容量型ターボチャージャ１の可変ノズル機構１０は、第１部品Ｐ１と、第１部品Ｐ１と摺動可能な第２部品Ｐ２と、を備える。第１部品Ｐ１は、上述した組成を有する鉄基合金によって構成されたノズル部品Ｐである。
これにより、第１部品の高温環境下における耐摩耗性を向上できる。

ここで、第１部品Ｐ１及び第２部品Ｐ２は、互いに摺動する部品である。
上述したように、例えば、ノズル軸８ｂの外周面８ｓと、ノズルマウント２の貫通孔２ｃの内周面２ｓとの間で相対滑りが生じる。したがって、一実施形態に係る可変ノズル機構１０において、例えば第１部品Ｐ１がノズルマウント２であれば、第２部品Ｐ２はノズルベーン部材８であってもよい。逆に、例えば第１部品Ｐ１がノズルベーン部材８であれば、第２部品Ｐ２はノズルマウント２であってもよい。
また、上述したように、例えば、レバープレート３の一端側に設けられた連結軸部３ａの外周面３ｓと、ドライブリング５の溝部５ａの内周面５ｓとの間で相対滑りが生じる。したがって、一実施形態に係る可変ノズル機構１０において、例えば第１部品Ｐ１がレバープレート３であれば、第２部品Ｐ２はドライブリング５であってもよい。逆に、例えば第１部品Ｐ１がドライブリング５であれば、第２部品Ｐ２はレバープレート３であってもよい。

なお、第２部品Ｐ２は、鉄基合金により構成されていてもよい。そして、第２部品Ｐ２の組成は、上記の式（１）で表される関係式を満たし、且つ、合計値Ｂの値が１．５質量％以上であるとよい。
また、第２部品Ｐ２は、ニッケル基合金により構成されていてもよい。
これにより、第２部品Ｐ２の高温環境下における耐摩耗性も向上できる。
なお、第２部品Ｐ２を鉄基合金により構成することで、第２部品Ｐ２をニッケル基合金等の耐熱合金で構成する場合と比べて第２部品Ｐ２の製造コストを抑制できる。
また、第２部品Ｐ２をニッケル基合金により構成したとしても、第１部品Ｐ１は鉄基合金であれば、第１部品Ｐ１についてもニッケル基合金等の耐熱合金で構成する場合と比べて第１部品Ｐ１の製造コストを抑制できる。

一実施形態に係る可変容量型ターボチャージャ１は、一実施形態に係る可変ノズル機構１０を備えるので、可変容量型ターボチャージャ１の耐久性を向上できる。

（ノズル部品の製造方法について）
幾つかの実施形態に係るノズル部品Ｐに関し、その製造方法について説明する。
図６Ａは、幾つかの実施形態に係るノズル部品Ｐを鋳造により製造する場合のフローチャートである。
図６Ｂは、幾つかの実施形態に係るノズル部品Ｐを圧延材等の板材から製造する場合のフローチャートである。

図６Ａに示すように、一実施形態に係るノズル部品Ｐの製造方法は、上述した幾つかの実施形態に係る組成を有する鉄基合金を用いて鋳造することでノズル部品Ｐを形成する鋳造工程Ｓ１０Ａを備えている。
なお、一実施形態に係るノズル部品Ｐの製造方法は、鋳造工程Ｓ１０Ａで得られた鋳造品（ノズル部品Ｐ）を切削等によって仕上げる仕上げ工程Ｓ２０を備えていてもよい。
また、上述したように、浸炭処理や窒化処理を施す必要がある場合には、鋳造工程Ｓ１０Ａで得られた鋳造品（ノズル部品Ｐ）、又は、仕上げ工程Ｓ２０を経た鋳造品（ノズル部品Ｐ）に対して浸炭処理や窒化処等を行ってもよい。すなわち、一実施形態に係るノズル部品Ｐの製造方法は、鋳造工程Ｓ１０Ａで得られた鋳造品（ノズル部品Ｐ）、又は、仕上げ工程Ｓ２０を経た鋳造品（ノズル部品Ｐ）に対して浸炭処理や窒化処等の表面改質処理を行う表面改質処理工程Ｓ３０を備えていてもよい。

図６Ｂに示すように、他の実施形態に係るノズル部品Ｐの製造方法は、上述した幾つかの実施形態に係る組成を有する鉄基合金による圧延材等の板材からノズル部品Ｐを形成する板材加工工程Ｓ１０Ｂを備えている。
なお、他の実施形態に係るノズル部品Ｐの製造方法は、板材加工工程Ｓ１０Ｂで得られたノズル部品Ｐに対して浸炭処理や窒化処等の表面改質処理を行う表面改質処理工程Ｓ３０を備えていてもよい。

このように、幾つかの実施形態に係るノズル部品Ｐの製造方法は、可変容量型ターボチャージャ１の可変ノズル機構１０に含まれるノズル部品Ｐの製造方法であって、鋳造により、又は、板材を加工することによりノズル部品Ｐを形成する工程である、鋳造工程Ｓ１０Ａ又は板材加工工程Ｓ１０Ｂを備える。
これにより、例えば金属粉末を成型して焼結した焼結合金でノズル部品Ｐを形成する場合と比べて、ノズル部品Ｐの製造コストを抑制できる。また、例えば焼結合金でノズル部品Ｐを形成する場合と比べて、鋳造により、又は、板材（圧延材）を加工することでノズル部品Ｐを形成すればノズル部品Ｐの組織を緻密にし易いので、ノズル部品Ｐの強度の確保が容易であり、ノズル部品Ｐの耐久性を確保し易い。

なお、ノズル部品Ｐが鋳造品であるか否かは、例えばノズル部品Ｐの断面の組織観察によってデンドライト組織が認められるか否かによって判別することができる。すなわち、ノズル部品Ｐの断面の組織観察によってデンドライト組織が認められば、そのノズル部品は、鋳造品である。
また、ノズル部品Ｐが圧延材等の板材から形成されたものであるか否かは、例えばノズル部品Ｐの断面の組織観察による組織の形態や気孔率、気孔の存在形態等から推認できる。

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るノズル部品Ｐは、可変容量型ターボチャージャ１の可変ノズル機構１０に含まれるノズル部品Ｐである。ノズル部品Ｐは、鉄基合金により構成されている。ノズル部品Ｐは、炭素の含有量と窒素の含有量との合計値をＡ質量％とし、タングステンの含有量の０．５倍とモリブデンの含有量との合計値をＢ質量％とした場合に、
次式：
６．６×Ａ＋Ｂ≧８．０
で表される関係式を満たす。
合計値Ｂの値は、１．５質量％以上である。

上記（１）の構成によれば、ノズル部品Ｐにおいて高温環境下における耐摩耗性を向上できる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、モリブデンの含有量は、５．０質量％以下であるとよい。

上記（２）の構成によれば、ノズル部品Ｐの脆化を抑制できる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、ノズル部品Ｐにおける銅の含有量は、０．０％質量以上３．０質量％未満であるとよい。

上記（３）の構成によれば、ノズル部品Ｐにおいて高温環境下における耐摩耗性の低下を抑制できる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、ノズル部品Ｐにおける炭素の含有量は、０．０％質量以上２．０質量％以下であるとよい。

上記（４）の構成によれば、鉄基合金における組成が上記関係式を満たし、且つ、合計値Ｂの値を１．５質量％以上としたうえで、炭素の含有量を０．０％質量以上２．０質量％以下とすることで、耐食性の低下を抑制しつつ、ノズル部品Ｐの高温環境下における耐摩耗性を向上できる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、ノズル部品Ｐは、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とを含んでいてもよい。ここで、第１領域Ｒ１は、ノズル部品Ｐの表面Ｓの少なくとも一部を覆う、表面Ｓと表面Ｓからの深さが２０μｍ以上１５０μｍ以下となる位置との間の領域であって、上記関係式を満たし、且つ、合計値Ｂの値が１．５質量％以上である領域である。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１とは、ノズル部品Ｐにおける位置及び組成が異なる領域である。

上記（５）の構成によっても、ノズル部品Ｐにおいて高温環境下における耐摩耗性を向上できる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、ノズル部品Ｐは、ノズルマウント２であってもよい。

上記（６）の構成によれば、ノズルマウント２の貫通孔２ｃの高温環境下における耐摩耗性を向上できるので、ノズルベーン８ａの翼角の制御精度の低下を抑制できる。

（７）本開示の少なくとも一実施形態に係る可変容量型ターボチャージャ１の可変ノズル機構１０は、第１部品Ｐ１と、第１部品Ｐ１と摺動可能な第２部品Ｐ２と、を備える。第１部品Ｐ１は、上記（１）乃至（６）の何れかの構成のノズル部品Ｐである。

上記（７）の構成によれば、第１部品Ｐ１の高温環境下における耐摩耗性を向上できる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、第２部品Ｐ２は、鉄基合金により構成されていてもよい。そして、第２部品Ｐ２の組成は、上記関係式を満たし、且つ、合計値Ｂの値が１．５質量％以上であるとよい。

上記（８）の構成によれば、第２部品Ｐ２の高温環境下における耐摩耗性も向上できる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、第２部品Ｐ２は、ニッケル基合金により構成されていてもよい。

上記（９）の構成によれば、第２部品Ｐ２の高温環境下における耐摩耗性も向上できる。

（１０）本開示の少なくとも一実施形態に係る可変容量型ターボチャージャ１は、上記（７）乃至（９）の何れかの構成の可変ノズル機構１０を備える。

上記（１０）の構成によれば、可変容量型ターボチャージャ１の耐久性を向上できる。

（１１）本開示の少なくとも一実施形態に係るノズル部品の製造方法は、可変容量型ターボチャージャ１の可変ノズル機構１０に含まれるノズル部品Ｐの製造方法であって、鋳造により、又は、板材を加工することにより請求項１に記載のノズル部品Ｐを形成する工程（鋳造工程Ｓ１０Ａ又は板材加工工程Ｓ１０Ｂ）を備える。

上記（１１）の方法によれば、例えば金属粉末を成型して焼結した焼結合金でノズル部品Ｐを形成する場合と比べて、ノズル部品Ｐの製造コストを抑制できる。また、上記（１１）の方法によれば、例えば焼結合金でノズル部品Ｐを形成する場合と比べて、鋳造により、又は、板材（圧延材）を加工することでノズル部品Ｐを形成すればノズル部品Ｐの組織を緻密にし易いので、ノズル部品Ｐの強度の確保が容易であり、ノズル部品Ｐの耐久性を確保し易い。

１ 可変容量型ターボチャージャ
２ ノズルマウント
３ レバープレート
５ ドライブリング
８ ノズルベーン部材
１０ 可変ノズル機構
Ｐ ノズル部品
Ｐ１ 第１部品
Ｐ２ 第２部品
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域

Claims (12)

1. 可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構に含まれるノズル部品であって、
   前記ノズル部品は、
   鉄基合金により構成され、
   炭素の含有量と窒素の含有量との合計値をＡ質量％とし、
   タングステンの含有量の０．５倍とモリブデンの含有量との合計値をＢ質量％とした場合に、
   次式：
   ６．６×Ａ＋Ｂ≧８．０
   で表される関係式を満たし、
   前記合計値Ｂの値は、１．５質量％以上であり、
   前記ノズル部品は、
   前記ノズル部品の表面の少なくとも一部を覆う、前記表面と前記表面からの深さが２０μｍ以上１５０μｍ以下となる位置との間の領域であって、前記関係式を満たし、且つ、前記合計値Ｂの値が１．５質量％以上である第１領域と、
   前記第１領域とは、前記ノズル部品における位置及び組成が異なる第２領域と、
   を含む
   ノズル部品。
2. 可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構に含まれるノズル部品であって、
   前記ノズル部品は、
   鉄基合金により構成されていて、鋳造で形成され又は板材から形成されたノズル部品であって、
   炭素の含有量と窒素の含有量との合計値をＡ質量％とし、
   タングステンの含有量の０．５倍とモリブデンの含有量との合計値をＢ質量％とした場合に、
   次式：
   ６．６×Ａ＋Ｂ≧８．０
   で表される関係式を満たし、
   前記合計値Ｂの値は、１．５質量％以上である
   ノズル部品。
3. モリブデンの含有量は、５．０質量％以下である
   請求項１又は２に記載のノズル部品。
4. 前記ノズル部品における銅の含有量は、０．０％質量以上３．０質量％未満である
   請求項１又は２に記載のノズル部品。
5. 前記ノズル部品における炭素の含有量は、０．０％質量以上２．０質量％以下である
   請求項１又は２に記載のノズル部品。
6. 前記ノズル部品は、
   前記ノズル部品の表面の少なくとも一部を覆う、前記表面と前記表面からの深さが２０μｍ以上１５０μｍ以下となる位置との間の領域であって、前記関係式を満たし、且つ、前記合計値Ｂの値が１．５質量％以上である第１領域と、
   前記第１領域とは、前記ノズル部品における位置及び組成が異なる第２領域と、
   を含む
   請求項２に記載のノズル部品。
7. 前記ノズル部品は、ノズルマウントである
   請求項１又は２に記載のノズル部品。
8. 第１部品と、
   前記第１部品と摺動可能な第２部品と、
   を備え、
   前記第１部品は、請求項１又は２に記載のノズル部品である
   可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構。
9. 前記第２部品は、
   鉄基合金により構成され、
   前記関係式を満たし、且つ、前記合計値Ｂの値が１．５質量％以上である
   請求項８に記載の可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構。
10. 前記第２部品は、ニッケル基合金により構成されている
    請求項８に記載の可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構。
11. 請求項８に記載の可変ノズル機構
    を備える
    可変容量型ターボチャージャ。
12. 可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構に含まれるノズル部品の製造方法であって、
    鋳造により、又は、板材を加工することにより請求項１又は２に記載のノズル部品を形成する工程
    を備える
    ノズル部品の製造方法。

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