发明创造名称：一种高速列车锻钢制动盘用钢材料及其锻件的锻造工艺
外观设计名称：
决定号：198847
决定日：2019-11-14
委内编号：1F255914
优先权日：
申请（专利）号：201610658175.0
申请日：2016-08-12
复审请求人：南京工程学院
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：赵洁
合议组组长：庞立敏
参审员：杨金辉
国际分类号：C22C38/18,C22C38/08,C22C38/04,C22C38/02,C22C38/12,B22D18/02,C21D1/18,F16D65/12,B21J5/00
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果权利要求所要求保护的技术方案与最接近的现有技术之间存在区别技术特征，且现有技术中没有给出将上述区别技术特征应用到最接近的现有技术以解决其存在技术问题的启示，也没有证据表明这些技术特征属于本领域的公知常识，则不能得出该权利要求是显而易见的结论。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610658175.0，名称为“一种高速列车锻钢制动盘用钢材料及其锻件的锻造工艺”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为南京工程学院，申请日为2016年8月12日，公开日为2016年11月9日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年5月18日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是权利要求1-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：申请日2016年8月12日提交的说明书第1-24段、说明书摘要、摘要附图、说明书附图图1和2018年1月11日提交的权利要求第1-4项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种高速列车锻钢制动盘用钢材料，其特征在于：以质量百分比计，其原料及配比如下：
碳 0.22～0.43%；
硅 0.20～0.87%；
锰 0.51～1.08%；
硫 0.001～0.035%；
磷 0.001～0.035%；
铬 0.80～2.04%；
镍 0.80～2.05%；
钒 0.10~1.0%；
钼 0.10～0.35%；
钆 1.0～2.50%；
铈 0.20～0.40%；
铁 余量；上述各组分质量总和为100%。
2. 一种如权利要求1所述高速列车锻钢制动盘用钢锻件的锻造工艺，其特征在于，具体步骤如下：
（1）配料：按上述比例配料称重；
（2）冶炼：采用中频电炉将原料冶炼成优质钢水；
（3）液态模锻：将冶炼好的钢水倒入充满氮气的气压浇铸保温炉内进行保温；再将保温炉内钢水浇铸到液态模锻机模具中进行液态模锻，浇铸前要将模具进行预热至250~350℃，当坯件温度在1150℃时立即脱模；
（4）终锻成型：将脱模后的高温坯件立即进行自由锻镦粗-拔长-二次镦粗-二次拔长，得到一次锻造坯，锻造始锻温度为1150℃，终锻温度为750℃，锻造比大于3.5:1；然后再将自由锻在径向束缚条件下镦粗-拔长-二次镦粗-二次拔长，得到二次锻造坯，锻造始锻温度为1150℃，终锻温度为950℃，锻造比大于3:1；
（5）性能热处理：利用束缚锻造后的锻坯温度进行水冷-空冷交替循环两次淬火，水冷时对水进行搅拌处理，其中，水的搅拌流速不小于0. 8 m/s；然后再回火-水冷，采用在600℃、保温5h回火-水冷至室温-再550℃、保温5h回火-再水冷至室温的二次回火处理，得到高速列车锻钢制动盘用钢锻件。
3. 根据权利要求2所述的锻造工艺，其特征在于：上述步骤（2）中，钢水冶炼完毕后，进行吹氩净化。
4. 根据权利要求2所述的锻造工艺，其特征在于：上述步骤（3）中，所述液态模锻机模具采用内层为高温合金的复合模具，浇铸过程中用循环水冷却模具，通过调节冷却水流量、压力使模具温度控制在450℃以内。”
驳回决定认为：与对比文件1(CN102953008A，公开日为2013年3月6日)相比，权利要求1的区别技术特征在于（1）权利要求1含有V:0.10-1.0%,而对比文件1是其他元素的质量百分比总和小于0.30%；（2）权利要求1含有Gd:1.0-2.5%，Ce：0.20-0.40%。基于上述区别技术特征，权利要求1实际解决的技术问题是：如何提高制动盘用钢的力学性能和抗腐蚀性能。对于区别技术特征（1），本领域技术人员在对比文件1公开内容的基础上通过常规实验即可选择其他元素为V，并通过常规实验确定其含量。对于区别技术特征（2），对比文件2（CN103952637A,公开日为2014年7月30日）给出了将RE加入到对比文件1中以解决其技术问题的技术启示，并且Gd和Ce都是常规的稀土元素，可根据需要选择，并且本领域技术人员通过常规实验可确定Gd和Ce的含量。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。
与对比文件1相比，权利要求2的区别技术特征为：工艺不同。基于上述区别技术特征，权利要求2相对于对比文件1实际解决的技术问题是：如何防止形状复杂的大锻件淬火开裂，提高钢锻件的抗腐蚀性和综合力学性能，尤其是低温韧性。对于该区别技术特征：对比文件3（CN105671280A，公开日为2016年6月15日）公开了一种钢锻件的制造方法，对比文件3给出了将其工艺用于对比文件1以解决其技术问题的技术启示，并且本领域技术人员可通过常规实验调整脱模温度、一次锻造的始锻温度和终锻温度，搅拌流速、回火温度和回火时间，本申请也无相关证据表明上述工艺参数的选择或调整会产生预料不到的技术效果。因此，权利要求2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3和4的附加技术特征或被对比文件3公开，或为本领域的常规选择。因此，在引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求3和4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年7月6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。主要修改为：将权利要求2的特征并入了权利要求1中，并调整了权利要求的序号和引用关系。复审请求人认为：（1）对比文件1公开的制动盘用钢材料与本申请并不相同，添加钒所起作用也不相同。对比文件1中公开的制动盘用钢材料并没有Gd和Ce，而本申请Gd的添加会在钢材内部形成性能优异且弥散分布的球状Fe-Gd中间相来大幅度提升钢材的综合性能以及抗腐蚀性。对比文件1没有公开热处理方法。（2）对比文件2公开的是稀土元素对钢性能的影响，而本申请公开的是加入Gd和Ce，二者加入稀土元素并不相同，且本领域技术人员没有动机将对比文件2中用于制动盘用钢材料与对比文件1进行选择性的替换，而得到本申请公开的制动盘用钢材料及含量。（3）对比文件3与本申请应用技术领域不同，对比文件3公开的技术方案对本申请公开的技术方案并不存在任何的技术启示。复审请求时提交的权利要求书如下：
“1. 一种高速列车锻钢制动盘用钢材料，其特征在于：以质量百分比计，其原料及配比如下：
碳 0.22～0.43%；
硅 0.20～0.87%；
锰 0.51～1.08%；
硫 0.001～0.035%；
磷 0.001～0.035%；
铬 0.80～2.04%；
镍 0.80～2.05%；
钒 0.10~1.0%；
钼 0.10～0.35%；
钆 1.0～2.50%；
铈 0.20～0.40%；
铁 余量；上述各组分质量总和为100%。
所述高速列车锻钢制动盘用钢锻件的锻造工艺，其特征在于，具体步骤如下：
(1)配料：按上述比例配料称重；
(2)冶炼：采用中频电炉将原料冶炼成优质钢水；
(3)液态模锻：将冶炼好的钢水倒入充满氮气的气压浇铸保温炉内进行保温；再将保温炉内钢水浇铸到液态模锻机模具中进行液态模锻，浇铸前要将模具进行预热至250～350℃，当坯件温度在1150℃时立即脱模；
(4)终锻成型：将脱模后的高温坯件立即进行自由锻镦粗-拔长-二次镦粗-二次拔长，得到一次锻造坯；然后再将自由锻在径向束缚条件下镦粗-拔长-二次镦粗-二次拔长，得到二次锻造坯；
(5)性能热处理：利用束缚锻造后的锻坯温度进行水冷-空冷交替循环两次淬火，然后再回火-水冷，得到高速列车锻钢制动盘用钢锻件。
2. 根据权利要求1所述的高速列车锻钢制动盘用钢材料，其特征在于：上述步骤(2)中，钢水冶炼完毕后，进行吹氩净化。
3. 根据权利要求1所述的高速列车锻钢制动盘用钢材料，其特征在于：上述步骤(3)中，所述液态模锻机模具采用内层为高温合金的复合模具，浇铸过程中用循环水冷却模具，通过调节冷却水流量、压力使模具温度控制在450℃以内。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年7月19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，具体理由为：（1）对于V，本申请的原始申请文件中并没有记载V的作用，并且复审请求人争辩的V的作用也不是本领域技术人员毫无疑义可确定的。对比文件1明确公开了还可包括对钢的性能有益的合金元素如V、Ti、W、Nb中的一种或几种，其含量为V≤0.1%，Ti≤0.08%，W≤0.04%，Nb≤0.05%。基于钢性能的有益需要，添加V及其含量对本领域技术人员而言是显而易见的，本申请并没有相应的证据表明V会起到预料不到的技术效果。（2）对于Gd和Ce，本申请的原始申请文件中并没有记载Gd和Ce的作用，并且复审请求人争辩的Gd和Ce的作用也不是本领域技术人员毫无疑义可确定的。对比文件2已经给出了添加稀土RE能够提高制动盘钢材料的力学性能和耐蚀性能的技术启示，在此基础上，通过常规选择即可选择出Gd和Ce，本申请也无证据表明添加Gd和Ce会相对于其他稀土元素产生预料不到的技术效果。（3）对于制造工艺，本申请和对比文件3都是为了使得钢锻件获得优异的低温韧性和抗腐蚀性，基于合金钢锻件相同的性能需求，对比文件3给出了采用具体的“锻造和热处理工艺的组合”提高钢锻件的抗腐蚀性和综合力学性能尤其是低温韧性大幅度提高的技术启示，具体的应用领域并不构成结合启示上的障碍。
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8 月29 日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
复审请求人于2019 年9 月26 日提交了意见陈述书，同时修改了权利要求书。主要修改为：在权利要求1中补入了本申请说明书实施例3中的参数特征和权利要求2中的技术特征，并调整了权利要求的序号和引用关系。复审请求人认为：（1）对比文件3的中间合金为Fe-Ga，本申请的中间合金为σ(FeV)。本申请更重要的是在钢材晶界处形成力学性能优异的σ(FeV)中间相来大幅度提升钢材的性能，而σ(FeV)中间相的形成条件极为苛刻，需要在一定成分、温度及压力下才能形成。σ(FeV)中间相并非钢材中常见组织，本领域技术人员无法通过有限试验去获得σ(FeV)中间相的条件，也无法判断形成的σ(FeV)中间相对钢材的性能影响。对比文件3中以F22合金钢和Fe-Ga中间合金为原料，使材料具有低温韧性的原理与本申请不同。（2）对于锻造工艺的限定，Fe-Gd中间相形成温度在1200℃-1538℃，液态模锻温度始终≥1150℃，并由模具为Fe-Gd中间相的形成提供压力条件。σ(FeV)中间相形成温度范围在950-1150℃，在自由锻 束缚锻终锻成型过程中，一次自由锻造温度为750-1150℃，二次束缚锻造温度为950-1150℃，同时锻造产生的巨大压力和适宜温度可以为σ(FeV)中间相形成提供温度和压力条件，使其产生较多的σ(FeV)中间相。（3）对于亚稳态组织，大塑性变形提供的剪切力可以使处在剪切带中的原子发生定向运动，原子被挤入临近空洞，造成新空位附近的原子移动，造成自由体积连续网状增加，有利于后续渗钒过程中钒原子的进入，提高渗钒量。对比文件3没有给出相关启示。修改后的权利要求书如下：
“1. 一种高速列车锻钢制动盘用钢材料，其特征在于：以质量百分比计，其原料及配比如下：
碳 0.22～0.43%；
硅 0.20～0.87%；
锰 0.51～1.08%；
硫 0.001～0.035%；
磷 0.001～0.035%；
铬 0.80～2.04%；
镍 0.80～2.05%；
钒 0.10~1.0%；
钼 0.10～0.35%；
钆 1.0～2.50%；
铈 0.20～0.40%；
铁 余量；上述各组分质量总和为100%。
所述高速列车锻钢制动盘用钢锻件的锻造工艺，具体步骤如下：
(1)配料：按上述比例配料称重；
(2)冶炼：采用中频电炉将原料冶炼成优质钢水，冶炼过程中，对钢水的化学成分进行实时检验，检验合格即为优质钢水；检验不合格的通过对含量不足的化学成分进行添加，含量过量的化学成分进行稀释等方式进行调整，直到钢水的化学成分达到要求，即成为优质钢水，钢水冶炼完毕后，进行吹氩净化，提高钢水纯净度；
(3)液态模锻：将冶炼好的钢水倒入充满氮气的气压浇铸保温炉内进行保温；再将保温炉内钢水浇铸到液态模锻机模具中进行液态模锻，浇铸前要将模具进行预热至350℃，当坯件温度在1150℃时立即脱模；
(4)终锻成型：将脱模后的高温坯件立即进行自由锻镦粗-拔长-二次镦粗-二次拔长，得到一次锻造坯，锻造始锻温度为1150℃，终锻温度为750℃，锻造比大于3.5∶1；然后再将自由锻在径向束缚条件下镦粗-拔长-二次镦粗-二次拔长，得到二次锻造坯，锻造始锻温度为1150℃，终锻温度为950℃，锻造比大于3∶1；
(5)性能热处理：利用束缚锻造后的锻坯温度950℃进行水冷-空冷交替循环两次淬火，水冷却5min→空气冷却20min→水冷却5min一空气冷却20min，然后再对淬火后的二次锻造坯采用在600℃、保温5h回火-水冷至室温-再550℃、保温5h回火-再水冷至室温的二次回火处理，得到高速列车锻钢制动盘用钢锻件。
2. 根据权利要求1所述的高速列车锻钢制动盘用钢材料，其特征在于：上述步骤(3)中，所述液态模锻机模具采用内层为高温合金的复合模具，浇铸过程中用循环水冷却模具，通过调节冷却水流量、压力使模具温度控制在450℃以内。”
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出复审请求审查决定。
二、决定的理由
（一）关于审查文本
复审请求人在答复复审通知书时提交了权利要求书替换页，经审查，该修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。因此，本次复审通知书所针对的文本为：申请日2016年8月12日提交的说明书摘要、说明书第1-24段、摘要附图、说明书附图图1和2019年9月26日提交的权利要求第1-2项。
（二）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。
如果权利要求所要求保护的技术方案与最接近的现有技术之间存在区别技术特征，且现有技术中没有给出将上述区别技术特征应用到最接近的现有技术以解决其存在技术问题的启示，也没有证据表明这些技术特征属于本领域的公知常识，则不能得出该权利要求是显而易见的结论。
本申请要求保护一种高速列车锻钢制动盘用钢材料。根据说明书第[0018]段的记载，本发明的高速列车锻钢制动盘用钢材料及其锻件的锻造工艺选用特殊钢铁材料，并将锻造工艺和热处理工艺组合起来，即液态模锻结合自由锻 束缚锻的复合锻造工艺结合水冷-空冷两次次循环交替间歇淬火的调质热处理工艺，不仅有效地防止了形状复杂的大锻件淬火开裂，而且制造的高速列车锻钢制动盘用钢锻件的抗腐蚀性和综合力学性能尤其是低温韧性大幅度提高，能很好地适用于不同环境下的高速列车制动。
对比文件1公开了一种合金锻钢，该合金锻钢制造容易、综合力学性能优良，尤其适用于制造高速列车或动车组制动盘，并具体公开了（参见说明书第[0007]和[0016]段）：各组分及其质量百分比如下：C：0.26-0.35%，Si：0.15-0.39%，Mn：0.85-1.50%，P≤0.02，S≤0.01，Cr：0.80-2.00%，Ni：0.70-2.00%，Mo：0.35-1.00%，余量为铁及其他元素，所述其他元素的质量百分比总和小于0.30%。优选，所述其他元素包括钒、钛、钨、铌元素中的任意一种或任意二种及以上；其含量为钒≤0.1%（即公开了0.1%的点值），钛≤0.08%，钨≤0.04%，铌≤0.05%。合金锻钢的热处理方法包括以下步骤：首先进行正火处理，升温至860℃-920℃后保温3-5小时，风冷至常温；然后进行调质处理：先淬火处理升温至860-920℃后保温3-5小时，水淬；随后进行回火处理，升温至550-620℃后保温3-5小时，风冷或水冷至常温。
与对比文件1公开的内容相比，权利要求1请求保护的技术方案的区别技术特征至少在于制备工艺中液态模锻、终锻成型和性能热处理中各参数的组合（包括液态模锻脱模温度、锻造始锻温度、终锻温度、空气冷却的时间、二次锻造坯的保温时间和二次回火处理时间等）。基于上述区别技术特征，权利要求1相对于对比文件1实际解决的技术问题是“如何提高制动盘用钢的力学性能和抗腐蚀性能”。
对比文件2公开了（参见权利要求1，具体实施方式）一种高速列车锻造用制动盘材料，其特征在于：该制动盘材料的组份及质量百分比（Wt%）为： C：0.16～0.25，Si：0.25～0.60，Mn：0.80～1.30，Cr：0.70～1.20，W：0.01～0.03，Ni：0.80～1.30，Mo：0.40～0.70，Cu：0.05～0.20，Si C：0.18～0.25， Al2O3：0.20～0.30，V：0.03～0.15，N：0.0050～0.025，Re：0.005～0.20，P≤0.015，S≤0.010，余量为Fe。上述高速列车锻造用制动盘材料采用重熔法制备，采用碱性炉衬，造碱性渣。为了获得性能优良的制动盘材料，需先对材料进行预备热处理，然后再进行调质处理。
对比文件3公开了一种钢锻件的制造方法，并具体公开了（参见说明书第[0006]-[0011]、[0014]-[0015]，[0017]-[0018]，[0024]段）：采用原料，在中频电炉中冶炼成优质钢水，然后在液压机上进行液态模锻，并在1200℃进行脱模，脱模后立即采用自由锻 束缚锻终锻成型，具体步骤如下：（1）配料：按比例配料（称重）；（2）冶炼：采用中频电炉将原料冶炼成优质钢水；（3）液态模锻：将冶炼好的钢水倒入充满氮气的气压浇铸保温炉内进行保温；再将保温炉内钢水浇铸到液态模锻机模具中进行液态模锻，浇铸前要将模具进行预热至300-400℃，当坯件温度在1200℃时立即脱模；（4）终锻成型：将脱模后的高温坯件立即进行自由锻镦粗-拔长-二次镦粗-二次拔长（即得到一次锻造坯）；然后再将自由锻在径向束缚条件下镦粗-拔长-二次镦粗-二次拔长（即得到二次锻造坯）；（5）性能热处理：利用束缚锻造后的锻坯温度进行水冷-空冷交替循环两次淬火，然后再回火-水冷，得到钢锻件。将自由锻进行初次锻造得到一次锻造坯，锻造始锻温度为1200℃，终锻温度为800℃，锻造比大于3.5:1；采用自由锻径向束缚再次进行锻造，得到二次锻造坯，锻造始锻温度为1150℃，终锻温度为950℃，锻造比大于3:1。水冷-空冷交替循环两次淬火，水冷时对水进行搅拌处理，其中，水的搅拌流速不小于0.5m/s；对淬火后的二次锻造坯采用在650℃、保温3h回火-水冷至室温-再650℃、保温3h回火-再水冷至室温的二次回火处理。
对比文件1、对比文件2和对比文件3均没有公开本申请权利要求1中的具体液态模锻脱模温度、锻造始锻温度、终锻温度、空气冷却的时间、二次锻造坯的保温时间和二次回火处理时间等参数的组合，也没有教导如何同时调整上述众多参数以提高本申请中具有特定组成的钢材料的力学性能和抗腐蚀性能，目前也没有证据表明选择本申请的上述参数的组合来提高本申请具有特定组成的制动盘用钢的力学性能和抗腐蚀性能为本领域的公知常识。因此，基于目前的证据，尚不足以认为本领域技术人员在对比文件1、对比文件2或对比文件3、或其组合的基础上能显而易见地得到权利要求1要求保护的技术方案，因此，针对修改后的权利要求1的技术方案，驳回决定和前置审查意见中指出的权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性的理由不再成立。
由于权利要求2包含了独立权利要求1的全部技术特征，在驳回决定关于权利要求1不具备创造性的理由不再成立的基础上，其关于权利要求2不具备创造性的理由也不再成立。
因此，基于以上事实和理由，合议组做出如下复审请求审查决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018 年5 月18 日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在本复审请求审查决定所针对的文本的基础上对本发明专利申请继续进行审查。
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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