发明创造名称：耐磨增强的钢及其制备方法
外观设计名称：
决定号：186574
决定日：2019-08-14
委内编号：1F250827
优先权日：2013-03-15
申请（专利）号：201480013200.9
申请日：2014-03-05
复审请求人：埃克森美孚研究工程公司 浦项制铁公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：晏杰
合议组组长：刘天佐
参审员：万俊杰
国际分类号：C22C38/04,C21D6/00,C21D9/08,C21D9/44
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别特征，而现有技术给出了将上述区别特征应用到该最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的技术启示，这种启示会使本领域的技术人员在面对所述技术问题时，有动机改进该最接近的现有技术并获得要求保护的发明，则该发明是显而易见的。
全文：
本复审请求涉及申请号为201480013200.9、名称为“耐磨增强的钢及其制备方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为埃克森美孚研究工程公司、浦项制铁公司，申请日为2014年3月5日，优先权日为2013年3月15日，公开日为2015年11月4日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年1月19日发出驳回决定，以权利要求1-18相对于对比文件1（WO 2012/052689A1，公开日为2012年4月26日）与所属领域常规技术手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由，驳回了本申请。驳回决定所依据的文本为：2017年9月29日提交的权利要求第1-18项，2015年9月9日提交的说明书摘要、说明书第[0001]-[0222]段、说明书附图图1-11 。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 制造铁基组件的方法，其包括：a)提供具有约5至约40重量％锰、约0.01至约3.0重量％碳、2.1至30重量％铬和余量铁的组合物；b)将组合物加热至组合物的奥氏体再结晶停止温度以上的温度或者加热至将组合物均化的温度；c)将组合物冷却至组合物的奥氏体再结晶停止温度以下的温度；d)使组合物形变，同时使组合物处在组合物的奥氏体再结晶停止温度以下的温度；和e)将组合物淬火。
2. 根据权利要求1的方法，其中在步骤e)以后，组合物的碳化物沉淀物体积含量为组合物的约5体积％或更少。
3. 根据权利要求1或2的方法，其中在步骤e)以后，组合物具有微观结构，该微观结构具有约100μm或更小的细化晶粒尺寸。
4. 根据权利要求3的方法，其中具有约100μm或更小的细化晶粒尺寸的所述微观结构包括组合物的表面层；其中表面层的厚度为约10nm至约5000nm；且其中表面层在组合物的使用以前或期间形成。
5. 根据权利要求4的方法，其中表面层借助选自喷丸、激光冲击喷丸、表面抛光及其组合的表面形变技术形成。
6. 根据权利要求1-5中任一项的方法，其中在步骤e)以前，将组合物缓慢冷却或保持等温；且其中步骤e)包括将组合物快速淬火。
7. 根据权利要求1-6中任一项的方法，其中步骤d)包括使组合物形变，同时使组合物处在奥氏体再结晶温度以下且在马氏体相变起始温度以上的温度。
8. 根据权利要求1-7中任一项的方法，其中步骤d)包括使组合物形变以诱导组合物的马氏体形成；其中使组合物在约18℃至约24℃的温度下形变以诱导组合物的马氏体形成；且进一步包括在步骤d)以后将组合物加热至奥氏体再结晶停止温度以上的温度；其中在步骤d)以后的将组合物加热至奥氏体再结晶停止温度以上的温度使组合物的形变诱导马氏体逆变成超细晶奥氏体；且其中超细晶奥氏体的马氏体起始温度为约24℃以下。
9. 根据权利要求1-8中任一项的方法，其进一步包括在步骤e)以后，将组合物加热至奥氏体再结晶停止温度以上的温度，然后将组合物淬火。
10. 根据权利要求1-9中任一项的方法，其进一步包括在步骤c)以前使组合物形变，同时使组合物处在奥氏体再结晶停止温度以上的温度。
11. 根据权利要求1-10中任一项的方法，其中步骤c)包括以约2℃/秒至约60℃/秒的速率将组合物冷却。
12. 根据权利要求1-11中任一项的方法，其中组合物进一步包含一种或多种选自如下的合金元素：铝、硅、镍、钴、钼、铌、铜、钛、钒、氮、硼、锆、铪及其组合。
13. 根据权利要求12的方法，其中铬为总组合物的2.1至20重量％；其中镍或钴各自为总组合物的0.5-20重量％；其中铝为总组合物的0.2-15重量％；其中钼、铌、铜、钛或钒各自为总组合物的0.01-10重量％；其中硅为总组合物的0.1-10重量％；其中氮为总组合物的0.001-3.0重量％；其中硼为总组合物的0.001-0.1重量％；且其中锆或铪各自为总组合物的0.2-6重量％。
14. 根据权利要求1-13中任一项的方法，其中组合物包含约8至约20重量％锰、约0.90至约3.0重量％碳、约2.1至约5重量％铬、约0.5至约2.0重量％铜、约0.1至约1重量％硅和余量铁。
15. 根据权利要求1-14中任一项的方法，其中步骤d)包括相变诱导塑性或孪晶诱导塑性。
16. 根据权利要求1的方法，其中组合物包含2.1至5重量％铬。
17. 根据权利要求1-16中任一项的方法制造的铁基组件。
18. 根据包括以下步骤的步骤制造的铁基组件：a)提供具有约5至约40重量％锰、约0.01至约3.0重量％碳、从2.1至约30重量％铬和余量铁的组合物；b)将组合物加热至组合物的奥氏体再结晶停止温度以上的温度；c)将组合物冷却至组合物的奥氏体再结晶停止温度以下的温度；d)使组合物形变，同时使组合物处在组合物的奥氏体再结晶停止温度以下的温度；和e)将组合物淬火。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年5月2日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书，其中对权利要求1、7、8、10和18进行了修改。修改后的权利要求1、7、8、10和18如下：
“1. 制造铁基组件的方法，其包括：
a)提供具有约5至约40重量％锰、约0.01至约3.0重量％碳、2.1至30重量％铬和余量铁的组合物；
b)将组合物加热至在1050℃至1250℃的范围内的温度；
c)将组合物冷却至800℃的温度；
d)在冷却的同时使组合物形变；和
e)将组合物淬火。
7. 根据权利要求1-6中任一项的方法，其中在从1050℃冷却至800℃的同时使组合物形变。
8. 根据权利要求1-7中任一项的方法，其中在从1000℃冷却至800℃的同时使组合物形变。
10. 根据权利要求4或5的方法，其中所述表面层主要包含奥氏体相。
18. 根据包括以下步骤的步骤制造的铁基组件：
a)提供具有约5至约40重量％锰、约0.01至约3.0重量％碳、从2.1至约30重量％铬和余量铁的组合物；
b)将组合物加热至在1050℃至1250℃的范围内的温度；
c)将组合物冷却至800℃的温度；
d)在冷却的同时使组合物形变；和
e)将组合物淬火。”
复审请求人认为：（1）把组合物加热至高于1050℃且1250℃以下的温度，钢锭/组合物可以获得均化和建立细初始奥氏体晶粒物且不降低耐磨性和耐蚀性。（2）通过将组合物冷却至800℃的同时将其热轧，可产生细化的或超细化的晶粒。而如果热轧在较高的温度完成，例如对比文件1方法中所述的890℃，则获得较粗的晶粒。通过本申请组合物的组成、工艺步骤、步骤次序，可以制得耐腐蚀性远高于现有技术的铁基组件。因此，权利要求1-18具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年5月8日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年4月11日向复审请求人发出复审通知书指出：权利要求1-18相对于对比文件1与本领域常规实验手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人的意见，合议组认为：（1）对比文件1公开了包括热轧和淬火步骤的制造工艺，并公开了将组合物加热至1100℃到1300℃的温度（与本申请权利要求1限定的1050℃至1250℃范围部分重叠），也会获得相应的技术效果。（2）根据本申请说明书的记载，轧制结束温度“更优选约900℃以上”（对应于对比文件1公开的终轧温度大于或等于890℃），而且实施例2中钢组合物在各种热处理/形变条件下所得微观结构显示，终轧温度高所得晶粒尺寸更小（参见本申请说明书表2）。
针对上述复审通知书，复审请求人于2019年5月24日提交了意见陈述书，同时修改了权利要求书，在权利要求1和18中a)的组合物成分增加了任选的合金元素、c）的温度由“800℃”改为“700℃至1000℃”，权利要求12的附加特征改为“铬为总组合物的5至20重量％”，删除权利要求13中对铬含量的限定，权利要求16中铬含量的下限由“2.1”改为“3”，增加从属权利要求19-21。修改后的权利要求1、12、13、16、18-21如下：
“1. 制造铁基组件的方法，其包括：
a)提供具有约5至约40重量％锰、约0.01至约3.0重量％碳、2.1至30重量％铬、任选地一种或多种选自铝、硅、镍、钴、钼、铌、铜、钛、钒、氮、硼、锆、铪及其组合的合金元素、和余量铁的组合物；
b)将组合物加热至在1050℃至1250℃的范围内的温度；
c)将组合物冷却至700℃至1000℃的温度；
d)在冷却的同时使组合物形变；和
e)将组合物淬火。
12. 根据权利要求1-11中任一项的方法，其中铬为总组合物的5至20重量％。
13. 根据权利要求12的方法，其中镍或钴各自为总组合物的0.5-20重量％；其中铝为总组合物的0.2-15重量％；其中钼、铌、铜、钛或钒各自为总组合物的0.01-10重量％；其中硅为总组合物的0.1-10重量％；其中氮为总组合物的0.001-3.0重量％；其中硼为总组合物的0.001-0.1重量％；且其中锆或铪各自为总组合物的0.2-6重量％。
16. 根据权利要求1的方法，其中组合物包含3至5重量％铬。
18. 根据包括以下步骤的步骤制造的铁基组件：
a)提供具有约5至约40重量％锰、约0.01至约3.0重量％碳、从2.1至约30重量％铬、任选地一种或多种选自铝、硅、镍、钴、钼、铌、铜、钛、钒、氮、硼、锆、铪及其组合的合金元素、和余量铁的组合物；
b)将组合物加热至在1050℃至1250℃的范围内的温度；
c)将组合物冷却至700℃至1000℃的温度；
d)在冷却的同时使组合物形变；和
e)将组合物淬火。
19. 根据权利要求18的铁基组件，其中铬为总组合物的5至20重量％。
20. 根据权利要求18的铁基组件，其中铬为总组合物的3至5重量％。
21. 根据权利要求18至20任一项的铁基组件，其中镍或钴各自为总组合物的0.5-20重量％；其中铝为总组合物的0.2-15重量％；其中钼、铌、 铜、钛或钒各自为总组合物的0.01-10重量％；其中硅为总组合物的0.1-10重量％；其中氮为总组合物的0.001-3.0重量％；其中硼为总组合物的0.001-0.1重量％；且其中锆或铪各自为总组合物的0.2-6重量％。”
在上述程序的基础上，合议组认为，本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、关于审查文本
复审请求人在复审程序中对权利要求书进行了修改。本复审请求审查决定针对的审查文本为：2019年5月24日提交的权利要求第1-21项，2015年9月9日提交的说明书摘要、说明书第[0001]-[0222]段、说明书附图图1-11。
2、关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
如果权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别特征，而现有技术给出了将上述区别特征应用到该最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的技术启示，这种启示会使本领域的技术人员在面对所述技术问题时，有动机改进该最接近的现有技术并获得要求保护的发明，则该发明是显而易见的。
（1）权利要求1-16不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求1请求保护制造铁基组件的方法。对比文件1公开了一种热轧钢板或冷轧钢板的制造方法，并具体公开了下述内容（参见对比文件1权利要求1-5、8，说明书第7页第17-33行）：一种热轧钢板或冷轧钢板，以重量百分比计，所述钢板的组成为：0.6%≤C≤0.9%；17%≤Mn≤22%；0.2%≤Al≤0.9%；0.2%≤Si≤1.1%；0.85%≤Al Si≤1.9%；1.2%≤Cu≤1.9%；S≤0.030%；P≤0.080%；N≤0.1%；可选地Nb≤0.25%，并且优选地在0.070%和0.25%之间；V≤0.5%，并且优选地在0.050%和0.5%之间；Ti≤0.5%，并且优选地在0.040%和0.5%之间；Ni≤2%；痕量≤Cr≤2%，优选地≤1%；B≤0.010%，并且优选地在0.0005%和0.010%之间；剩余物是铁和生产产生的杂质。其制备方法如下：制作上述组成的钢的半成品并将其铸成板坯；然后使所述半成品处于1100℃到1300℃的温度（对应于权利要求1中的步骤b）；然后进行所述半成品的热轧以便获得热轧板，轧制结束时所述半成品的温度是至少890℃（对应于权利要求1中的步骤c）和步骤d））；然后以至少40℃/s的速度对经热轧的所述半成品进行快速淬火（对应于权利要求1中的步骤e）。由此可见，对比文件1也公开了一种制造铁基组件的方法，其公开了权利要求1请求保护技术方案的大部分技术特征。
权利要求1相对于对比文件1的区别特征在于：权利要求1中限定Cr元素的含量为2.1-30%。
对于上述区别特征，对比文件1中公开Cr元素可以增加钢材的耐腐蚀性，其起到的作用与其在本申请中的作用相同，为了进一步提高铁基组件的耐腐蚀性能，本领域技术人员有动机在对比文件1公开内容的基础上进一步提高Cr元素的含量，而其具体含量范围是本领域技术人员通过有限的常规实验手段可以确定的，且产生的技术效果可以预料。
综上所述，在对比文件1的基础上结合本领域技术人员的常规技术手段，从而得到权利要求1请求保护的技术方案，对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求2-4为从属权利要求，其进一步限定的技术特征均为根据所述制造方法进行制造后所达到的技术效果，对制造方法本身不具备限定作用。
权利要求5引用权利要求4。喷丸、激光冲击喷丸、表面抛光或其组合是本领域技术人员常用的对材料表面进行形变处理的工艺。
权利要求6引用权利要求1-5中的任一项。对比文件1（参见对比文件1说明书第7页第17-33行）公开了通过水的喷溅或可获得最小淬火速率40℃/s的任一其他方法来快速淬火轧制的半成品，同时在轧制结束和淬火开始之间保持时延使得由所述时延和轧制结束时的所述温度限定的点位于由如图1所示的ABCD'E'F'A图形、优选地ABCDEFA图形所限定的区域内。由此可见，对比文件1公开了权利要求6进一步限定的技术特征。
权利要求7-8为从属权利要求，本领域技术人员可以根据组件所需获得的组织结构对热加工过程中的温度进行调整，且在本领域普通技术知识的基础上，取得的技术效果可以预料。
权利要求9引用权利要求1-8中的任一项。对比文件1（参见对比文件1说明书第7页第17-33行）公开了在轧制结束和淬火开始之间保持时延使得由所述时延和轧制结束时的所述温度限定的点位于由如图1所示的ABCD'E'F'A图形、优选地ABCDEFA图形所限定的区域内（即奥氏体再结晶停止温度以上的温度）。由此可见，对比文件1公开了权利要求9进一步限定的技术特征。
权利要求10引用权利要求4或5。对比文件1（参见对比文件1说明书第7页第17-33行）公开了保持时延的作用是为了保证获得产品的至少75%发生奥氏体再结晶。由此可见，其主要包含奥氏体相，即公开了权利要求10进一步限定的技术特征。
权利要求11为从属权利要求，其进一步限定的技术特征已经被对比文件1所公开（参见针对权利要求1的评述内容）。
从属权利要求12和16进一步限定了铬的含量，为了进一步提高铁基组件的耐腐蚀性能，本领域技术人员有动机在对比文件1公开内容的基础上进一步提高Cr元素的含量，而其具体含量范围是本领域技术人员通过有限的常规实验手段可以确定的，且产生的技术效果可以预料。
从属权利要求13和14进一步限定了可选元素的含量，已被对比文件1公开（参见针对权利要求1的评述内容）。
从属权利要求15进一步限定了步骤d)，而通过形变处理进行相变诱导塑性或孪晶诱导塑性是本领域技术人员的常用技术手段。
综上，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2-16也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（2）权利要求17不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求17请求保护根据权利要求1-16中任一项的方法制造的铁基组件。对比文件1公开了一种热轧钢板或冷轧钢板（即铁基组件），在权利要求1-16任一项所述的方法不具备创造性的情况下，权利要求17也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（3）权利要求18-21不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求18请求保护根据包括以下步骤的步骤制造的铁基组件，参见前面针对权利要求1和17的评述，权利要求18也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
从属权利要求19和20进一步限定了铬的含量，为了进一步提高铁基组件的耐腐蚀性能，本领域技术人员有动机在对比文件1公开内容的基础上进一步提高Cr元素的含量，而其具体含量范围是本领域技术人员通过有限的常规实验手段可以确定的，且产生的技术效果可以预料。
从属权利要求21进一步限定了可选元素的含量，已被对比文件1公开（参见针对权利要求1的评述内容）。
综上，当其引用的权利要求不具备创造性时，权利要求19-21也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、关于复审请求人的意见
复审请求人在意见陈述中认为：对比文件1指出Cr的含量限于最多2%。该元素可增强在水性介质中的抗腐蚀性，但它还趋向于降低堆垛层错能，从而使钢的性能变差。可见，对比文件1教导了为了获得较高的堆垛层错能，Cr的含量最多为2%。相反，本申请图3显示，当Cr的含量增大时，堆垛层错能随之增大。基于此，本申请组合物中铬含量为2.1至30%产生的技术效果是增大堆垛层错能。这是在对比文件1的基础上难以想到的。
对此，合议组认为：首先，对比文件1公开了在高锰钢中添加铬可提高耐腐蚀性，虽然对比文件1指出铬有降低堆垛层错能的趋势、含量最多2%，但本领域公知，铬在高锰钢中易形成碳化铬，铬含量越高耐磨性越高，因此，为了提高钢的耐腐蚀性和耐磨性，本领域技术人员有动机提高铬的含量。而且，本领域公知，堆垛层错能降低会导致形变时容易出现堆垛层堆，有利于形成ε马氏体和形变孪晶，从而使钢难以变形、硬化层得到强化，这对于要获得大塑性变形能力钢的对比文件1而言是不利的，但有利于提高钢的硬度和耐磨性，因此，对比文件1对铬含量的限制并不会阻碍本领域技术人员为了提高钢的硬度和耐磨性而进一步提高铬的含量。此外，本申请图3显示的是预测SFE值，而预测的SFE趋势未必与测定的SFE趋势相同，不能说明本申请的技术效果。
综上，复审请求人陈述的理由不具备说服力，合议组不予支持。
根据上述事实和理由，合议组作出如下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年1月19日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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