发明创造名称：一种高性能高速冲压冷作模具钢及其制备方法
外观设计名称：
决定号：197586
决定日：2019-12-13
委内编号：1F257438
优先权日：
申请（专利）号：201610408091.1
申请日：2016-06-09
复审请求人：广东世创金属科技股份有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：张芳
合议组组长：祁建伟
参审员：党兴
国际分类号：C22C38/18,C22C38/02,C22C38/04,C22C38/12,C22C38/06,C22C38/16,C22C38/08
外观设计分类号：
法律依据：专利法实施细则第61条第1款、专利法第33条、专利法第22条第3款
决定要点
对申请文件的修改应当仅限于消除驳回决定或者合议组指出的缺陷，否则不符合专利法实施细则第61条第1款的规定，合议组一般不予接受，同时对之前可接受的文本进行审查。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610408091.1，名称为“一种高性能高速冲压冷作模具钢及其制备方法”的发明专利申请。申请人为广东世创金属科技股份有限公司，申请日为2016年06月09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审查员于2018年05月03日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-7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：2016年6月9日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-87段、说明书附图图1-图10、权利要求第1-7项。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种高速冲压冷作模具钢，其特征在于：主要物质组分包括C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、W、V、Al、Cu和Ni，各物质组分的质量百分含量分别为：C 0.85-0.95％、Si 0.80-1.20％、Mn 0.30-0.60％、P≤0.025、S≤0.015、Cr 7.90-8.40％、Mo 1.40-1.70％、W 1.90-2.20％、V 2.20-2.50％、Al 0.90-1.20％，Cu≤0.20，Ni≤0.25；余量为Fe。
2. 根据权利要求1所述的一种高速冲压冷作模具钢，其特征在于：主要物质成分是在权利要求1主要物质组分的基础上减少Cu和Ni，即主要物质组分包括C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、W、V和Al，各物质组分的质量百分含量分别为：C 0.85-0.95％、Si 0.80-1.20％、Mn 0.30-0.60％、P≤0.02、S≤0.015、Cr 7.90-8.40％、Mo 1.40-1.70％、W 1.90-2.20％、V 2.20-2.50％、Al 0.90-1.20％；余量为Fe。
3. 一种高速冲压冷作模具钢的制备方法，其特征在于：
1)按设定的物质组分准备高速冲压冷作模具钢的原料，准备好碱性电弧炉或感应熔炼炉；
2)冶炼工艺采用氧化法或返回法；
采用氧化法冶炼时，配料时熔清碳在成品碳的0.40％以上，严格控制废钢的硫、磷含量，即熔清后硫、磷含量在≤0.025％以下，合金炉料按各生产厂已有条件的烧损率配入；
采用返回法冶炼时，废钢中本钢种返回料高达60％以上，配碳时熔清碳控制在规格上限0.20％以上，严格控制炉料的磷含量在≤0.020％以下，防止砷、锡、铅、铜的带入；
3)铝的加入，是将铝块放在钢包内，出钢时将钢水对准铝块倒出，铝块将迅速熔化与钢水混合，保证铝在钢水中的均匀性和低的烧损率；
4)钢水脱氧，出钢前要求钢水脱氧，由于本新钢种属高性能冷作模具钢有必要进行电渣重熔处理，电渣重熔时铝的烧损率增大，冶炼配料时应适当增加配铝量以保证铝的质量百分含量在设定比例范围内；
5)经过原料的装料、熔化、氧化、还原精炼、出钢和浇注工序，确保各物质组分的质量百分含量分别为：C 0.85-0.95％、Si 0.80-1.20％、Mn 0.30-0.60％、P≤0.025、S≤0.015、Cr 7.90-8.40％、Mo 1.40-1.70％、W 1.90-2.20％、V 2.20-2.50％、Al0.90-1.20％，Cu≤0.20，Ni≤0.25，余量为Fe；或者确保各物质组分的质量百分含量分别为：C 0.85-0.95％、Si 0.80-1.20％、Mn 0.30-0.60％、P≤0.02、S≤0.015、Cr 7.90-8.40％、Mo 1.40-1.70％、W 1.90-2.20％、V 2.20-2.50％、Al 0.90-1.20％；余量为Fe；所述装料、熔化、氧化、还原精炼、出钢和浇注工序按各厂高合金工具钢的冶炼规程执行；
6)注锭并在注锭后均匀化退火、锻造，制成高速冲压冷作模具钢，即101钢。
4. 根据权利要求3所述的一种高速冲压冷作模具钢的制备方法，其特征在于：在采用氧化法或返回法的基础上，采用炉外精炼、电渣重溶冶炼方法冶炼，或者采用 真空处理的精炼方法冶炼。
5. 根据权利要求3所述的一种高速冲压冷作模具钢的制备方法，其特征在于：在采用氧化法或返回法的基础上，按各钢厂高铬合金工具钢的冶炼操作规程进行冶练，铝的加入量按成分范围的中、上限另加烧损率，加入方法是将铝块在出钢前放入钢包内，钢水的含氧量要尽量低，以保证钢获得低的氧化物夹杂和铝的低烧损率；出钢时将钢水对铝块并及时加入防止钢水氧化的保护剂；出钢后经真空处理或经精炼方法精炼；锭型大小与锻材规格相匹配。
6. 根据权利要求3所述的一种高速冲压冷作模具钢的制备方法，其特征在于：在进行电渣重熔时，按各钢厂电渣重熔冶炼操作规程执行，以保证得到更纯净更优质的钢材；浇注工艺、锻造工艺、退火工艺及操作规程与各钢厂高铬合金工具钢的规程相同。
7. 根据权利要求3所述的一种高速冲压冷作模具钢的制备方法，其特征在于：试制产品，锻材规格为∮95，按森吉米尔20辊轧机的成品轧辊尺寸经下料，机加工，在真空炉或盐浴炉中1130-1150℃加热淬火，在520-530℃盐浴炉中回火3-4次，回火后硬度控制在HRc65左右，然后上磨床精磨即可得到高质量高寿命的冷轧辊；若希望冷轧辊有更高的使用寿命，即在热处理精磨后再进行氮化处理，液体氮化或离子氮化均可，氮化温度比常规的低一些，选在520-530℃为佳，氮化后加精抛光，表面显微硬度达到Hv500＝1120以上，使用寿命比未氮化处理高1-3倍；氮化层被磨去后可重新氮化。”
驳回决定认为：对比文件1（CN1876880 A,公开日为2006年12月13日）公开了一种高速冲压冷作模具钢，权利要求1，3与对比文件1的区别在于: Al含量不同，并限定了 P≤0.025、S≤0.015。在对比文件1公开的含量范围之内对Al元素的含量进行选择，可以得到本申请中Al元素的含量范围；P、S元素是杂质元素，降低其含量通过常规技术手段即可得到。因此权利要求1,3不具备创造性。从属权利要求2,4-7的附加技术特征已经被对比文件1公开，因此从属权利要求2,4-7请求保护的技术方案也不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年7月24日向国家知识产权局提出了复审请求，没有修改申请文件。
复审请求人认为：A1元素的加入的质量百分含量及通过加入多少A1以达到产品的性能要求不是公知技术，如何限定P，S杂质元素的含量以使产品综合性能提高不是公知技术，本领域普通技术人员在对比文件1的基础上结合公知常识非付出创造性劳动不能得到权利要求1的技术方案。本申请具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年8月16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8月14日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-7不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
复审请求人于2019年9月25日提交了意见陈述书，修改了权利要求书，将权利要求1的Al含量修改为“0.70-1.0％”。修改后权利要求1如下：
“1. 一种高速冲压冷作模具钢，其特征在于：主要物质组分包括C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、W、V、Al、Cu和Ni，各物质组分的质量百分含量分别为：C 0.85-0.95％、Si 0.80-1.20％、Mn 0.30-0.60％、P≤0.025、S≤0.015、Cr 7.90-8.40％、Mo 1.40-1.70％、W 1.90-2.20％、V 2.20-2.50％、Al 0.70-1.0％，Cu≤0.20，Ni≤0.25；余量为Fe。”
复审请求人坚持认为修改后的权利要求1-7具备创造性。
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。
决定的理由
（一）关于专利法实施细则第61条第1款和专利法第33条
专利法实施细则第61条第1款规定，复审请求人对申请文件的修改应当仅限于消除驳回决定或者合议组指出的缺陷。
专利法第33条规定，申请人可以对其专利申请文件进行修改，但是，对发明专利申请文件的修改不得超出原说明书和权利要求书记载的范围。
复审请求人在答复第一次复审通知书时提交了经修改的申请文件，具体修改为：将原权利要求书中的Al含量 “0.90-1.20%”修改为“0.70-1.0%”。 修改后权利要求1要求保护的技术方案相对于第一次复审通知书所针对的权利要求1明显扩大了保护范围，不符合专利法实施细则第61第1款规定，合议组不予接受。因此合议组针对之前可接受的文本进行审查。
复审请求人陈述上述修改的依据为说明书具体实施方式及说明书附图公开的内容。经核实，对于1.0%的Al含量，说明书相应记载为“上世纪七十年代我国在高速钢研究中在美国M2(W6Mo5Cr4V2)钢中加入 1％的铝”“在高速钢中W6Mo5Cr4V2和W6Mo5Cr4V2Al相比，由于加入1％的Al在高硬度的情况下仍能提高在淬火、回火后的硬度”（参见说明书第0067,0068段）。显然说明书中1.0%的Al含量对应于W6Mo5Cr4V2和W6Mo5Cr4V2Al钢，并非对应于本申请的要求保护的技术方案中的钢。因此权利要求1的修改不符合专利法第33条的规定。
（二）关于审查文本
本复审请求审查决定针对审查文本为：2016年6月9日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书第1-87段、说明书附图图1-图10、权利要求第1-7项。
(三)关于创造性
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。
权利要求的技术方案与最接近的现有技术之间存在区别技术特征，但在其它现有技术的教导下本领域人员容易获得该区别技术特征并有动机将其应用到最接近的现有技术以解决其存在的技术问题，且获得的技术效果是可预期的，那么该权利要求的技术方案相对于现有技术是显而易见的，不具备创造性。
1.关于权利要求1
权利要求1请求保护一种高性能高速冲压冷作模具钢，对比文件1公开了一种高速冲压冷作模具钢，并具体公开了以下内容（参见对比文件1中权利要求2,4）：高速冲压冷作模具钢基本化学成份的重量百分比为：C 0.85～0.95％,Si 0.8～1.2％,Mn 0.3～0.6％,Cr 7.9～8.4％,Mo 1.4～1.7％,W 1.9～2.2％,V 2.2～2.5％,Al 0.8-1.2%,余量为Fe和少量杂质。可见本申请中C 、Si、Mn、Cr 、Mo 、W 、V 的含量与对比文件1相应元素的含量相同，Al元素含量与对比文件1中Al元素含量部分重叠。
对比文件1记载了Cu、Ni元素含量为0%的技术方案。权利要求1所要求保护的Cu、Ni元素含量为0%的技术方案与对比文件1所公开的内容相比，区别技术特征在于：限定了P≤0.025、S≤0.015。
P、S元素是杂质元素，在电渣重熔制备合金模具钢时，常规量为P≤0.025、S≤0.010（参见中华人民共和国国家标准GB/T 24594-2009 《优质合金模具钢》,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布，2009-10-30发布）。可见本申请对于杂质元素P、S的含量限定属于本领域常规的限定。
权利要求1所要求保护的Cu、Ni元素含量不为0%的技术方案与对比文件1所公开的内容相比，区别技术特征还在于：还限定了Cu≤0.20、Ni≤0.25。
但是，模具钢中残余元素含量的常规范围为：Cu≤0.25%、Ni≤0.25%（参见中华人民共和国国家标准GB/T 24594-2009《优质合金模具钢》,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布，2009-10-30发布，表9）。可见本申请对于Ni含量的限定属于本领域常规的限定。降低杂质含量是本领域技术人员的常规技术追求，本领域技术人员根据对模具钢性能的要求、当前的熔炼技术水平能够将Cu含量控制到更小，从而得到本申请的技术方案。
因此本领域技术人员在对比文件1的基础上结合本领域知晓的常规技术手段得到权利要求1的技术方案是显而易见的，权利要求1不具备突出的实质性特点，不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
2．关于权利要求2
权利要求2请求保护一种高性能高速冲压冷作模具钢，对比文件1公开了一种高速冲压冷作模具钢，并具体公开了以下内容（参见对比文件1中权利要求2,4）：高速冲压冷作模具钢基本化学成份的重量百分比为：C 0.85～0.95％,Si 0.8～1.2％,Mn 0.3～0.6％,Cr 7.9～8.4％,Mo 1.4～1.7％,W 1.9～2.2％,V 2.2～2.5％,Al 0.3～2.0％,余量为Fe和少量杂质；Al的重量百分比为0.8-1.2%。
权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件1所公开的内容相比，区别技术特征在于：限定了P≤0.02、S≤0.015。
P、S元素是杂质元素，在电渣重熔制备合金模具钢时，常规量为P≤0.025、S≤0.010（参见中华人民共和国国家标准GB/T 24594-2009 《优质合金模具钢》,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布，2009-10-30发布）。可见本申请对于杂质元素S的含量限定属于本领域常规的限定。降低杂质含量是本领域技术人员的常规技术追求，本领域技术人员根据对模具钢性能的要求、熔炼技术的当前水平能够将P含量控制到更小，从而得到本申请的技术方案。
因此本领域技术人员在对比文件1的基础上结合本领域知晓的常规技术手段得到权利要求1的技术方案是显而易见的，权利要求1不具备突出的实质性特点，不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
3．关于权利要求3
权利要求3请求保护一种高速冲压冷作模具钢的制备方法，对比文件1还公开了以下内容（参见对比文件1中说明书第2页第4段，第4页第3段，第5页第1段）：“本发明新钢种的基本化学成份的优选重量百分比为：C 0.85～0.95％,Si 0.8～1.2％,Mn 0.3～0.6％,Cr 7.9～8.4％,Mo 1.4～1.7％,W 1.9～2.2％,V 2.2～2.5％,Al 0.3～2.0％,余量为Fe和少量杂质”；“本发明新钢种可以采用碱性电孤炉、感应熔炼炉、炉外精炼和电渣重溶等冶炼方法冶炼，有条件的情况下最好进行真空处理或其他精炼方法处理。冶炼工艺可以采用氧化法，配料时熔清碳在成品碳的0.40％以上，严格控制废钢的硫、磷含量，熔清后在≤0.025％以下，合金炉料按各生产厂条件的烧损率配入；也可以用返回法冶炼，废钢中本钢种返回料可高达60％以上，配碳时熔清碳控制在规格上限0.20％以上，严格控制炉料的磷含量在≤0.020％以下，此外还应该严格控制砷、锡、铅、铜的带入。其他工序：氧化、装料、熔化、氧化、还原精炼、出钢、浇注等按各厂高合金工具钢的冶炼规程执行。特别提示：铝的加入是将铝块放在钢包内，出钢时将钢水对准铝块倒出，铝块将迅速熔化与钢水混合，保证铝在钢水中的均匀性和低的烧损率。出钢前要求钢水很好脱氧，保证出钢前达到尽量低的含氧量。由于本发明的新钢种属于高性能冷作模具钢，因此有必要进行电渣重熔处理，从而保证获得更纯净、更佳的材质。但电渣重熔时铝的烧损率增大，冶炼配料时应适当增加配铝量。注锭后均匀化退火、锻造、退火等工序可参照高铬高合金工具钢的工艺和操作规程执行。可见对比文件1公开了权利要求3的制备方法步骤及参数。
权利要求3所要求保护的技术方案与对比文件1所公开的内容相比，区别技术特征在于：对模具钢组成的限定。参见上述对于权利要求1或2的评述，本领域技术人员得到本申请对组成的限定是显而易见的。
因此本领域技术人员在对比文件1的基础上结合本领域知晓的常规技术手段得到权利要求3的技术方案是显而易见的，权利要求3不具备突出的实质性特点，不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
4．关于权利要求4-7
权利要求4-7对权利要求3作了进一步限定。
对于权利要求4，对比文件1公开了以下技术内容（参见对比文件1说明书第4页第3段）：“本发明新钢种可以采用碱性电孤炉、感应熔炼炉、炉外精炼和电渣重溶等冶炼方法冶炼，有条件的情况下最好进行真空处理或其他精炼方法处理”。
对于权利要求5-7，对比文件1公开了以下技术内容（参见对比文件1说明书第6页第5段，第7页第3段）：“冶炼可以按各钢厂高铬合金工具钢的冶炼操作规程进行，铝的加入方法是将铝块在出钢前放入钢包内，钢水的含氧量要尽量低，这一点对保证钢获较低的氧化物夹杂和铝的低烧损率是很必要的。出钢时将钢水对准铝块并及时加入防止钢水氧化的保护剂；出钢后经真空处理或其他精炼方法精炼。锭型大小应与锻材规格相匹配，最好再进行电渣重熔冶炼，冶炼可按各钢厂电渣重熔冶炼操作规程执行，这样将保证得到更纯净更优质的钢材。随后的浇注工艺、锻造工艺、退火工艺及操作规程与各钢厂高铬合金工具钢的规程相同。锻材规格为Ф95，按森吉米尔20辊轧机的成品轧辊尺寸经下料、机加工(留磨量)、在真空炉或盐浴炉中1130～1150℃加热淬火、在520～530℃盐浴炉中回火3～4次、回火后硬度控制在HRC65左右，然后精磨即可得到高质量高寿命的冷轧辊。若希望冷轧辊有更高的使用寿氮化温度比常规的低一些，选在520～530℃为佳，氮化后加精抛光，表面显微硬度可达到HV0.5～1120以上，使用寿命比未氮化处理高出1～3倍；氮化层被磨去后还可重新氮化。其中，铝的加入量按成份范围的中、上限另加烧损率计算。
可见，权利要求4-7的附加技术特征已经被对比文件1公开。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的基础上，权利要求4-7也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（四）关于复审请求人的意见
复审请求人认为：
标准中S元素的含量与权利要求1中S含量不相同；标准中Cu元素的含量与权利要求1不相同。合议组将标准中“常规量为P≤0.025、S≤0.010”推定为等同于本申请权利要求1限定的“P≤0.025、S≤0.015”、“常规范围为：Cu≤0.25、Ni≤0.25”推定为等同于本申请权利要求1限定的“Cu≤0.20、Ni≤0.25”，显然是未通过核实该“中华人民共和国国家标准GB/T24594-2009《优质合金模具》”说明书中是否记载相应的实验数据来确认其技术效果。
合议组认为：
合议组并没有将标准中“常规量为P≤0.025、S≤0.010”推定为等同于本申请权利要求1限定的“P≤0.025、S≤0.015”、“常规范围为：Cu≤0.25、Ni≤0.25”推定为等同于本申请权利要求1限定的“Cu≤0.20、Ni≤0.25”。国家标准不同于专利申请文件，并不需要记载相应的实验数据来确认其技术效果。
经核实，本申请硫含量为S≤0.015，中华人民共和国国家标准GB/T24594-2009《优质合金模具》(中华人民共和国国家监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布，2009-10-30发布)中规定“常规量为P≤0.025、S≤0.010”，即标准中S元素的含量小于权利要求1中S含量的数值范围，可见本申请对于杂质元素P、S的含量限定属于本领域常规的限定。
本申请Cu含量为Cu≤0.20，中华人民共和国国家标准GB/T 24594-2009《优质合金模具钢》中规定模具钢中残余元素含量的常规范围为：Cu≤0.25%。虽然本申请限定了Cu含量更小的范围，但是，降低杂质含量是本领域技术人员的常规技术追求，本领域技术人员根据对模具钢性能的要求、当前的熔炼技术水平能够将Cu含量控制到更小，从而得到本申请的技术方案。
综上，对于复审请求人提出的理由合议组不予支持。
基于以上事实和理由，合议组做出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年5月3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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