发明创造名称：改良的40Cr钢和使用该40Cr钢加工转向节的方法
外观设计名称：
决定号：197615
决定日：2019-12-11
委内编号：1F253365
优先权日：
申请（专利）号：201510403281.X
申请日：2015-07-11
复审请求人：湖北三环锻造有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：庞立敏
合议组组长：宋岩
参审员：赵洁
国际分类号：C22C38/18
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果发明是所属技术领域的技术人员在现有技术的基础上仅仅通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验可以得到的，则该发明是显而易见的，也就不具有突出的实质性特点，因而不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510403281.X，名称为“改良的40Cr钢和使用该40Cr钢加工转向节的方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为湖北三环锻造有限公司，申请日为2015年7月11日，公开日为2015年12月16日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年1月9日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1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：申请日提交的说明书摘要，2017年6月5日提交的权利要求第1项、说明书第1-18段。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种减少转向节淬火开裂率的加工方法，其特征在于：使用改良的40Cr 钢作为原料，其化学成分（质量百分数）为C ：0.37% ～ 0.43% ；S ：0.01% ～ 0.030% ；Mn0.6% ～ 0.9% ；Cr1.0% ～ 1.2%，其余为Fe，加工时，钢材锻造成型后在淬火炉中加热至830℃～ 840℃，保温2.5 小时，经淬火介质冷却后进行回火处理，淬火后，其淬透性带宽（HRC）为：J5 ：50 ～ 57 ；J9 ：46 ～ 54 ；J15 ：35 ～ 48 ；J30 ：32 ～ 40。”
驳回决定认为：权利要求1与对比文件1（《工程材料基础与模具材料》，徐勇军，化学工业出版社，2008年2月，第166-167页）相比，区别技术特征为：权利要求1中是减少转向节淬火开裂率的加工方法，不含有Si，选择淬火-回火工艺，淬火保温时间，锻造成型以及淬火性带宽的具体数值。基于上述区别，权利要求1要解决的技术问题是如何提高产品的性能。对比文件1还公开了40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一，调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性，钢的淬透性良好，水淬时可淬透到Ф15-40mm。根据40Cr钢的性能，本领域技术人员容易想到以该钢来制备转向节，并容易想到通过有限的常规试验来确定选择淬火 回火工艺，淬火保温时间是本领域技术人员根据实际需要能够选择的，且技术效果可以预期，而锻造是本领域的常规制备方法，转向节的淬透性带宽的具体数值也是本领域技术人员通过合理调整工艺能够获得的。因此权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。此外，本申请的性能数据与中国专利申请CN2015104032805（与本申请具有相同的申请人和申请日）要求保护的钢种不同，但是二者记载的性能相同，因此本申请有关性能的描述的真实性存疑，对于该性能审查员不予认可。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年3月26日向国家知识产权局提出了复审请求，同时提交了权利要求书的修改替换页。主要修改为将权利要求1中的Cr含量由1.0%-1.2%修改为1.2%。复审请求人认为：（1）试验数据相同的概率是存在的，本申请记载了所述钢能获得的抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率、冲击功，此外在复审请求书中补充了有关开裂率的明细数据以及机械性能检测结果。（2）本申请限定的Cr含量与对比文件1不同，对比文件1未记载Cr的作用，因此本领域技术人员不能得到Cr含量与钢的淬透性、强度、韧性之间关系的教导，进而无法获得本申请限定的含量。（3）本领域技术人员无动机省略Si。（4）对比文件1未记载完整的热处理工艺，未提及将淬火与回火工艺联合使用，也未公开保温时间，本领域技术人员也不知在哪个范围内进行试验。复审请求时提交的权利要求书如下：
“1. 一种减少转向节淬火开裂纹的加工方法，其特征在于，使用改良的40Cr钢作为原料，其化学成分(质量百分数)为C：0.37％～0.43％；S：0.01％～0.030％；Mn0.6％～0.9％；Cr1.2％，其余为Fe，加工时，钢材锻造成型后在淬火炉中加热至830℃～840℃，保温2.5小时，经淬火介质冷却后进行回火处理，淬火后，其淬透性带宽(HRC)为：J5：50～57；J9：46～54；J15：35～48；J30：32～40。 ”。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年6月12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7月30日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1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9日提交了意见陈述书，未修改申请文件。复审请求人认为：（1）公知常识对于在小于1.5%范围内如何选择Cr含量以提升钢材淬透性的稳定性并无教导；本领域技术人员公知合金钢中微合金元素的含量发生细微变化也会对合金性能产生重要影响，例如在30MnVS钢中，N含量从60×10-6增加到130×10-6时冲击呈向下抛物线变化，而N含量为110×10-6时达到最高值；因此，本领域技术人员在对比文件1公开的Cr含量0.8-1.1%以及公知常识的基础上不能显而易见地得到Cr含量为1.2%的技术方案；（2）对比文件1中采用0.8-1.1%的Cr含量时，制备得到的40Cr具有良好淬透性，对比文件1并未教导Cr含量变化时如何影响合金钢的淬透性，因此本领域技术人员不会调整其Cr含量；（3）复审通知书中所述“Si在40Cr钢中的常规作用为提高钢的淬透性、在高温回火后固溶于铁素体中提高调质后硬度，其对于淬透性的影响不如Cr”表明合议组认可Si元素的主要作用在于提高强度而非淬透性；本申请要解决的技术问题是在不影响强度和韧性的基础上提高淬透性的稳定性，使其适用于转向节，如本领域所公知，Si能够提高钢的硬度和强度，还能提高钢的弹性极限、屈服强度、屈强比、疲劳强度和衰劳比，因此本领域技术人员不会省略Si元素；本申请所述省略Si元素的40Cr钢的强度非但未降低，反而有大幅提升，产生了预料不到的技术效果；（4）在微合金元素的种类与含量存在显著差异的情况下，本领域技术人员不能显而易见地预期淬火保温时间。
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
本复审请求审查决定的审查文本是：复审请求人于2018年3月26日提交的权利要求第1项，2017年6月5日提交的说明书第1-18段，申请日2015年7月11日提交的说明书摘要。
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。
如果发明是所属技术领域的技术人员在现有技术的基础上仅仅通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验可以得到的，则该发明是显而易见的，也就不具有突出的实质性特点，因而不具备创造性。
权利要求1要求保护一种减少转向节淬火开裂率的加工方法，对比文件1（《工程材料基础与模具材料》，徐勇军，化学工业出版社，2008年2月，第166-167页）公开了40Cr钢，其合金成分以质量分数%计为，C：0.37-0.45、Si：0.17-0.37、Mn：0.5-0.8、Cr：0.8-1.1、Ni≤0.25、Cu≤0.03、P≤0.03、S≤0.03。
本领域技术人员可以毫无疑义地确定对比文件1公开的40Cr钢中除上述成分外余量为Fe。权利要求1要求保护的技术方案与对比文件1相比区别特征在于：（1）权利要求1所述方法使用的原料40Cr钢中Cr含量1.2%高于对比文件1中的Cr含量，并且省略了Si元素；（2）权利要求1要求保护的主题为减少转向节淬火开裂纹的加工方法，锻造成型后在淬火炉中加热至830-840℃，保温2.5h，经淬火介质冷却后进行回火处理，并限定了淬火后的淬透性带宽。
关于上述区别特征（1），如本领域所公知，40Cr钢为常见调质钢，其Cr含量可以为小于1.5%，Cr用于提高该钢的淬透性，当Cr含量高于1.5%后继续增加Cr无实际意义，Cr还用于提高合金调质钢的回火稳定性、固溶强化铁素体、减小零件的淬火变形（例如参见：《金属材料焊接工艺》，张丽红，北京理工大学出版社，2014年3月，第65页；《金属工艺学》，谢乐林，电子科技大学出版社，2013年4月，第61页）。因此，本领域技术人员有动机基于对淬透性、回火稳定性等性能的需求、参考上述公知的40Cr钢中Cr含量来确定适合的Cr含量，进而确定本申请权利要求1所限定的含量1.2%是显而易见的。
本领域技术人员知晓，Si在40Cr钢中的常规作用为提高钢的淬透性、在高温回火后固溶于铁素体中提高调质后硬度，其对于淬透性的影响不如Cr。在此基础上，本领域技术人员容易根据实际需要对对比文件1所述40Cr钢中的Si进行取舍，且并无证据表明本申请省略Si后产生了预料不到的技术效果。
关于上述区别特征（2），本领域公知对比文件1所述40Cr钢为常用于制造转向节的材料，因此本领域技术人员很容易想到将上述对对比文件1所述40Cr钢进行成分改进后所得的钢用于制造转向节。
对比文件1还公开了40Cr钢的多个常用热处理工艺，包括：在830-860℃淬火、冷却介质为油、在400-600℃回火等，并且记载了40Cr钢“调质处理后具有良好的综合力学性能、良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性，钢的淬透性良好（参见第166、167页），上述淬火温度与本申请权利要求1所限定范围有部分重合。对比文件1所称“调质处理”即为淬火 高温回火，可见对比文件1明确教导了对40Cr钢的热处理可以为淬火后进行高温回火。此外，本领域公知转向节的常见制备工艺为锻造后进行调质处理以提高强度和抗冲击力（例如参见《汽车制造工艺学 机械加工工艺》，黄家骏，湖北科学技术出版社，1995年7月，第209页）。因此，本领域技术人员很容易想到在以对比文件1所述40Cr钢或对其进行成分改进后所获得的钢制备转向节时，可以采用对比文件1中记载的淬火和回火处理，并且回火处理在淬火冷却后进行。
关于淬火时的保温时间，本领域公知对于40Cr钢等调质钢进行淬火时，加热时间的确定原则是在保证整个截面温度一致、表面和中心组织充分转变的前提下尽量缩短加热时间以节约能源，加热时间的主要考虑因素为钢的化学成分、工件尺寸、工件的放置密度、加热介质、装炉温度（参见《简明金属热处理工手册》，范逸明等，国防工业出版社，2006年3月，第114-117页）。因此，本领域技术人员很容易基于上述考虑因素、根据实际情况确定适合的保温时间。
关于淬透性带宽，如本领域所公知，淬透性与淬透性带宽主要取决于钢的化学成分及其均匀性，因而在本申请权利要求1所限定的钢的成分以及加工工艺对于本领域技术人员均为显而易见的情况下，相应获得权利要求1所限定的淬透性带宽也是显而易见的。
因此，在对比文件1公开内容的基础上结合本领域常规技术手段得到权利要求1要求保护的技术方案对于本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求1不具有突出的实质性特点，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
关于复审请求人的上述意见，合议组认为：
（1）本领域技术人员通过常规的线性试验即可获知Cr含量对于钢材淬透性的大致影响规律；如本领域所公知，复审请求人所称N等微合金元素是指添加量很少（一般小于0.1%）即能对钢的某一种或多种性能产生明显有利影响的元素，对比文件1中的Cr在该类钢中并不属于微合金元素，因而复审请求人所称微合金元素含量发生微细变化即会显著影响合金性能的观点并不能证明Cr的变化规律亦是如此，也不能证明本领域技术人员无法获得Cr含量对于淬透性影响的大致规律；事实上，Cr含量对于钢的淬透性的影响规律已为本领域技术人员所熟知（例如参见《中级热处理工技术》，机械工业职业技能鉴定指导中心编，机械工业出版社，1999年5月，第11、12页，图1-11），在大约1.5%以内的含量范围内，随着Cr含量提高，钢材淬火临界直径增大系数随之提高，即淬透性提高；
（2）本领域技术人员知晓申请日前所属技术领域中的所有普通技术知识，在面对对比文件1时，本领域技术人员除了考虑该对比文件1提供的信息和教导外，还会考虑其所知晓的本领域常识；如上述对权利要求1的评述，本领域公知40Cr钢中Cr含量可以为小于1.5%，如上述（1）所述，本领域技术人员也知晓Cr含量对于钢的淬透性的影响。因此，本领域技术人员有充分的动机调整对比文件1中的Cr含量以满足对于淬透性、回火稳定性等性能的特定需求；
（3）复审通知书以及上文评述权利要求1时所述“Si在40Cr钢中的常规作用为提高钢的淬透性、在高温回火后固溶于铁素体中提高调质后硬度，其对于淬透性的影响不如Cr”是对Si与Cr两种元素在提高钢材淬透性方面的能力的客观描述，并不表示合议组认为“Si元素的主要作用在于提高强度而非淬透性”；事实上，本领域公知C、Mn、Mo、Cr、Si、Ni、Cu等元素提高钢的淬透性的效果由强至弱，Si是提升淬透性程度次于Cr的元素；如本领域所公知，钢的淬透性直接影响到钢的机械性能，淬透的钢可获得较高的强度、屈强比、断裂韧性、疲劳强度和冲击韧性以及较低的韧脆转变温度（例如参见《普通高等教育十二五规划教材 金属材料学》，李云凯等，北京理工大学出版社，2013年11月，第127页），并且如上所述，本领域技术人员知晓Cr含量在1.5%以下范围内对于淬透性的影响，因此，为获得良好的机械性能，本领域技术人员有动机增加对提高淬透性作用更强的Cr的含量、而降低Si含量或省略Si；通过比较本申请所述钢与本领域通常能获得的40Cr钢的性能数据（例如参见《钢铁热处理基础》，广东工学院热处理专业等编著，广东人民出版社，1975年6月，第120页，记载了对40Cr钢进行淬火以及不同温度的回火之后获得的机械性能），可见本申请说明书所记载的各种性能及其数据（例如说明书第[0009]段）均为对40Cr钢进行调质处理即很容易获得的。至于复审请求人在意见陈述书中所述弹性极限、疲劳强度和衰劳比，则并未记载于原始申请文件中，并无证据表明本申请在这些性能方面优于现有技术或超出本领域技术人员的预料；
（4）如上所述，本领域技术人员知晓确定钢材淬火保温时间的基本原则（在保证整个截面温度一致、表面和中心组织充分转变的前提下尽量缩短加热时间以节约能源）和考虑因素（钢的化学成分、工件尺寸、工件的放置密度、加热介质、装炉温度等），针对特定组成的钢很容易获知其相变温度、也知晓常见工件淬火保温时间的大致数量级范围。因此，本领域技术人员可以通过有限的常规试验确定能够使特定工件发生充分组织转变的淬火保温时间。并无证据表明本申请权利要求1限定的保温时间产生了预料不到的技术效果。
因此，复审请求人陈述的理由不能证明本申请具备创造性。
基于以上事实和理由，本案合议组作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年1月9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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