【事件の表示】
　特許第２６８６７５５号「疲労強度が優れた強靭鋼」の特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　特許第２６８６７５５号の特許請求の範囲第１項ないし第２項に記載された発明についての特許を取り消す。
【理　由】
（１）本件特許発明
　特許異議が申立てられた第１項及び第２項の発明は、特許明細書の記載からみて、その特許請求の範囲に記載された次のとおりのものである。
１．重量％でＣ：０．３０〜０．５５％，Ｓｉ：０．１５〜０．３５％，Ｍｎ：１．００〜２．００％，Ｓ：０．０４０％以下，Ｂ：０．００１０〜０．００４０％，Ｔｉ：０．０２〜０．０５％，Ｎ：０．００８０％以下，Ｏ：０．００３０％以下，Ａｌ：０．０２０％〜０．０４０％を含有し、Ｔｉ／Ｎが３以上であり、残部がＦｅならびに不純物元素からなり、焼入焼戻し処理することを特徴とする疲労強度が優れた強靱鋼。
２．重量％でＣ：０．３０〜０．５５％，Ｓｉ：０．１５〜０．３５％，Ｍｎ：１．００〜２．００％，Ｓ：０．０４０％以下，Ｂ：０．００１０〜０．００４０％，Ｔｉ：０．０２〜０．０５％，Ｎ：０．００８０％以下，Ｏ：０．００３０％以下，Ａｌ：０．０２０％〜０．０４０％を含有し、Ｔｉ／Ｎが３以上であり、さらにＣｒ：０．４０％以下を含有し、残部がＦｅならびに不純物元素からなり、焼入焼戻し処理することを特徴とする疲労強度が優れた強靱鋼。
（以下、第１項及び第２項の発明を本件発明という。）
　
（２）取消理由通知で引用した刊行物と記載事項
　甲第１号証（含ボロン鋼の特性、熱処理１９巻１号、第４２〜４８頁、昭和５４年２月）
　摘示１−１：一般の機械構造用炭素鋼にＢを添加した含ボロン炭素鋼を足廻り部品、シャフト類に使用し、その量は月間数千トンに達し、材料費の低減、品質の向上に貢献している。（１．緒言の項、第４２頁）
　摘示１−２：ここで取り上げるのは、鋼の焼入性の向上に寄与する０.００１０％内外の微量のＢを含有する場合についてである。・・・このような微量のＢが鋼の焼入性増大に格段の効果を与えることにより、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏなどの焼入性を向上させる合金元素の代用になり、戦略的なこれらの元素を減らしてＢで代用した鋼種が開発され、米国ではすでに第２次大戦中より使用されていたといわれている。・・・Ｕ.Ｓ.Ｓｔｅｅｌが１９６０年代にＢを添加した調質型高張力鋼板「Ｔ−１鋼」を、１９７４年には、同じくＢを添加した冷鍛用高張力ボルト材Ｑ−Ｔｅｍｐ鋼が開発、市販され、これら用途の材料の先鞭をつけた。（２．含ボロン鋼の発達と現状の項、第４２頁）　
　摘示１−３：Ｂはこの核の生成する速度を遅らせることにより焼入性を向上させるが、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｍｏなどの合金元素は核の成長速度を遅らせることにより焼入性を向上させる。・・・Ｂを添加することによってＣと同じように、さらにＣより早い移動速度によって冷却中にこれら格子欠陥をうめ、粒界のひずみエネルギーを減少させ、核生成を遅らせる。・・・このような焼入性向上の機構の相違が図１に示すような焼入性曲線の相違となり、水焼入れのような急激焼入れにより、優れた品質が得られることは後述のとおりである。図１に、焼入曲線に及ぼすＢとＣｒの効果が示され、１０Ｂ３５Ｂ材質の成分組成として、Ｃ０.３６％、Ｍｎ１.０２％、Ｓｉ０.２５％、Ｎｉ０.０２％、Ｃｒ０.１２％Ｍｏ０.０１％、Ｂ０.００２５％が例示されている。（４．１核生成速度の遅滞の項、第４３、４４頁）
　摘示１−４：焼入性を向上させるＭｎ，Ｃｒ、Ｍｏなどの合金元素は、含有量が多くなるほど、また加熱温度の高いほど、焼入性は向上する。つぎに焼入性向上に寄与する最適の固溶Ｂ量については多くの研究者の報告があり、０.０００５％〜０.００３０％の範囲内で研究者によって異なる。すなわちSimcoeらは、Ａｌで完全に脱酸し、Ｔｉで鋼中のＮを窒化物として固定し、添加したＢが完全に固溶する条件でＢの添加量と焼入性の関係を調査した結果では、３〜４ｐｐｍのＢが最大の効果を示し、それ以上ではゆるやかに、それ以下では急激に低下すると報告している。・・・いずれにしても、鋼中のＮ、Ｃ量、脱窒剤として添加するＴｉ，Ａｌ量、オーステナイト化温度など、最適Ｂ量を左右する因子が多く、溶製時には０.００１０〜０.００２０％Ｂを目標に添加している場合が多い。（４．２Ｂ-Constituentの析出と固溶Ｂ量の項、第４４頁）
　摘示１−５：含ボロン鋼溶製にあたってＢは鋼中のＮあるいはＯ、特にＮとの親和力が強く、Ｂ単独では鋼中のＮと反応してＢＮとなり、焼入性向上に寄与しなくなる。したがって、鋼中のＮを何らかの形で窒化物として固定化する必要がある。・・・含ボロン鋼溶製の目的で溶鋼中に、ある量のＢおよびＴｉを添加した場合、Ｔｉが溶鋼中のＮの一部と反応して、ＴｉＮとなり、その他のＮはＢと反応してＢＮとなるとすれば、焼入性に寄与する固溶Ｂは次式で表される。・・・式２に示すとおり、理論上は鋼中のＮ量の３.４倍のＴｉ量を添加すれば、添加したＢはすべて固溶する。ただし上式はＴｉ以外の窒化物は形成しない。Ｔｉで固定されないＮはＢと反応してＢＮとなる。あるいはＴｉによる脱酸はないなどの過程が前提である。・・・以上のとおり、含ボロン鋼溶製の際、鋼中のＮ量と添加Ｔｉ量との関係を示したが、一般的にＮ量は電気炉で溶製した場合は０.００８〜０.０１０％、転炉では０００５％程度であり、前者で０.０３％、後者で０.０２％以上のＴｉ添加量で十分であろう。（６．含ボロン鋼中のＮと脱窒素剤Ｔｉとの関係の項、第４５頁）
　摘示１−６：このように鋼中のＮ量の少ないことは、焼入性に与えるＢの効果を安定にするためには、はなはだ有効である。（７．含ボロン鋼の溶製の項、第４６頁）
　摘示１−７：一般に機械部品として比較的細かい部品、ボルト、スタッド類のように使用にあたって引張応力に耐えることが要求される部品と、シャフト類のように比較的太く、使用に当たって曲げ、ねじり、疲労、衝撃などに耐えることが要求される部品とに大別される。表５に、高張力ボルト分野に多く使用されているＱ−Ｔｅｍｐ鋼シリーズの成分が示され、また、図５にシャフト類用途のＳＡＥ１５Ｂ３５及びＳＡＥ１５Ｂ３７の焼入性曲線と成分が示される。また、国内の大手製鉄会社でも、これに類した各種の含ボロン炭素鋼を標準鋼種に加え生産されている。そして、図５に、ＳＡＥ１５Ｂ３５ＨはＣ０.３１〜０.３９，Ｍｎ０.７０〜１.２０，ＳＡＥ１５Ｂ３７ＨはＣ０.３０〜０.３９，Ｍｎ１.００〜１.５０と記載されている。（８．含ボロン炭素鋼の実例の項、第４６，４７頁）
　甲第２号証（How to Heat Treat Carbon Steel,
128〜133頁,1964年10月）：炭素鋼の熱処理に関し、　摘示２：従来より、焼入れ硬さは疲労強度の主要な決定因子であるとされてきたこと。最近、焼入れ硬さのみならず他の要素中でも圧縮応力も疲労寿命に大きく影響すること。そして、誘導熱処理において、炭素鋼では深い硬化により疲労強度及び静的捻れ強度も高まる旨。　
　甲第３号証（鋼の熱処理、改訂５版、日本鉄鋼協会、昭和５６年８月２０日、第１９８〜２０５頁）：疲れおよび摩耗を考慮した材料および熱処理法の選び方に関して　
  摘示３−１：疲れ強さは鋼の熱処理後の組織によって著しく影響を受け、特に切欠効果に対してその影響が拡大される。（４．３の項、第１９８頁）
  摘示３−２：一般に疲れ限度は引張強さの高いものほど高く、近似的にはほぼ直線関係にあるが、引張強さの増加に伴い疲れ限度比は次第に低下し、引張り強さが約１００ｋｇ/ｍｍ２を超えるとその低下が著しい。・・・同じ引張強さの場合は焼ならし材よりも焼入焼もどし材の方が組織が均一で応力集中を生じにくく、また伸び、絞り、衝撃値などのねばさが優れ疲れ破壊をおこしにくく強靱である。（４．３．１疲れ強さと引張強さの関係の項、第１９８，１９９頁）
  摘示３−３：部品に存在する形状による切欠き、または白点、非金属介在物地きず、砂きずなどの材料の欠陥には繰返し応力が集中して切欠効果を示し、また組織に不連続部が存在すると、疲れ強さが低下する旨。（４．３．２切欠効果の項、第２００頁）
　摘示３−４：従って、疲れ強さの優れた部品を得るためには、その設計に当たって繰返し応力に対して切欠効果を示すような欠陥を防止して、焼入性が十分で質量効果が少なく、焼入効果が完全で、さらに十分な焼もどしによって必要とする性能が得られるような余裕のある鋼種と、適切な熱処理条件を選定しなければならない。・・・部品の形状、寸法に対して焼入性が十分な鋼種を選定することは、十分な疲れ強さを確保するために必要な条件である。（４．３．２切欠効果の項及び４．３．３疲れ強さを考慮した鋼種の選択の項、第２０２頁）
　甲第４号証（自動車構造用鋼鋼材、昭和６０年３月２７日改正、社団法人自動車技術会）：　
　自動車に使用する機械構造用鋼鋼材に関し、表３のＮｏ．４５（ＡＳＭｎＢ２３３Ｈ、表１のマンガンボロン鋼に相当）に、Ｃ0.29-0.36％，Ｓｉ0.15-0.35％，Ｍｎ1.10-1.40％，Ｐ0.030％以下，Ｓ0.030％以下，Ｂ0.0005％以上，その他Ｃｒ0.35％以下の組成からなる鋼と、表４にこの鋼に被削性を改善するためにＳを0.04-0.07％添加することが示されている。
　甲第５号証（日本機械学会論文集38巻309号、昭４７、５）：疲れ強さにおよぼす材質の影響に関する研究（Ｃの影響および静的強さと疲れ強さの関係）と題する論文において、　  
　摘示５−１：疲れ強さと材質の関係について、D.J.McAdam.Jr.が種々の鋼種および熱処理条件について耐久限度比σＷＯ／σＢの挙動を調べており、耐久限度比が化学成分および顕微鏡組織によって変化すると報告している。各種の鋼種を包括する疲れ強さと静的強さとの一般的関係については数種の実験式が提唱されており、最も簡単な関係式は、σＷＯ＝ＣσＢ（Ｃ＝０.４〜０.６）である。・・・本報告は疲れ強さにおよぼす鋼の最も基本的な合金元素であるＣの影響に関するものである。Ｃ量が増大すれば静的強さおよび疲れ強さが増大することは既知であり、・・・機械構造用鋼の場合、疲れ強さを増大させるためにＣ量を増大させることはしばしば用いられる簡単な手法の一つである。（１．緒言の項、第９１５頁）
　摘示５−２：焼ならしの場合の疲れ限度比ＦＲはＣ量の増加と共に急激に減少するが、焼入れ−６５０℃焼もどしの場合は減少の程度は小さくＣ量が変化してもほぼ一定値を示すこと（６．３疲れ限度比におよぼすＣの影響の項、第９２１頁）
　摘示５−３：機械構造用炭素鋼の疲れ強さにおよぼすＣ量および熱処理条件の影響ならびに静的強さと疲れ強さとの関係を調べ次の結果を得た。（１）静的強さと同様に、疲れ強さもまた合金元素量で表現することができると思われる。本実験では、静的強さおよび疲れ強さをＣ量の一次式で近似し回帰式を求めた。（７．結言の項、第９２３頁）
　甲第６号証（日本機械学会論文集39巻327号、昭４８、１１）　
　摘示６−１：本報告は疲れ強さにおよぼす材質の影響に関する研究の一部であって、鋼の最も基本的な合金元素であるＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｃｕの影響に関するものである。筆者らは第１報において、熱処理条件をパラメーターとして降伏点σＳ、引張り強さσＢ、疲れ限度σＷを合金元素量の関数として表せば、疲れ限度σＷ、切欠き係数β、疲れ限度比ＦＲ＝σＷＯ/σＢなどは降伏点σＳまたは引張強さσＢと合金元素量で表すことができることを示した。（σＷＯ：平滑試験片の疲れ限度）特にσＷはσＢとよりはσＳとのほうが形式的により一般性を持つ関係があることを示した。・・・σＳ、σＢ、σＷＯを合金元素量の関数として推定式を決定するとともに、σＷＯをσＳおよび合金元素量の関数として表現する。（１．緒言の項、第３２３７頁）
　摘示６−２：低炭素鋼の焼入れ−６５０℃焼もどしの場合の静的強さおよび疲れ強さにおよぼす各元素の影響を統計的に調べ、元素の所定の範囲で降伏点σＳ、引張り強さσＢ、疲れ限度σＷＯは合金元素量の一次関数として表せる旨。疲れ限度は次の式。
σＷＯ＝30(C-0.15)+6.3(Mn-0.75)+52(P-0.66)+10(Cu-0.71)+40.0（６．結論の項、第３２４３頁）
（以下、甲第１〜６各号証を甲１〜６という。）
（３）対比・判断
（３）−イ．
　本件特許発明は、「産業車両のシャフトや足廻り部品等に用いられる従来の構造用鋼（ＳＣＭ４４０またはＳＣｒ４４０等の強靭鋼）では、疲労強度のレベルが耐久限４７ｋｇｆ／ｍｍ２、硬さＨｖ２９０程度で若干不足すると共に、上記ＳＣＭ４４０はＭｏを含有しているため、Ｍｏ資源の入手難と高騰によりコスト高になる。」という問題点に鑑みてなされたものであり、疲労強度を改善し、省Ｍｏ化によりコストの低減を図るべく、「耐久限５０ｋｇｆ／ｍｍ２、硬さＨｖ３２０程度で疲労強度に優れ、かつ焼入性および切削性にも優れ、さらに高価なＭｏを含有せずコスト的に安価な強靭鋼」を提供することを目的とし（特許公報第２第１行〜３欄第６行）、「疲労強度を向上させるにはＣおよびＭｎ添加量を増加し、微量のＢを添加することが効果的である。さらにＴｉを添加すると共に、Ｎ及びＯの含有量を低減して清浄度を増し、Ｔｉ／Ｎの比を規制することによりＢ添加の有効性を確保し、疲労強度が増加すること、及びＭｎとＢの添加により同時に焼入性をも改善すること」（同第３欄第８乃至１６行）を見出し、上記本件発明となしたものである。
（３）−ロ．
　しかして、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ及び固溶した微量のＢ等は鋼の焼入性を向上させる元素であることは古くから知られており、Ｂについては、従来からの焼入向上元素であるＭｎ，Ｃｒ、Ｍｏの代用となること、そして、Ｂの溶製時の目標が０.００１０〜０.００２０％程度であること（摘示１−２，３，４）、並びに、技術用語でいう焼入性とは、鋼の焼入における硬化の浸透度を意味するから、焼入性に影響を与える因子の一つとして鋼中の炭素量と合金元素の含有量があり、鋼中のＣ、Ｍｎ及びＣｒの添加量を増大すると硬さ及び焼入性は向上し、焼入材内部まで硬くすること、さらに、微量の固溶Ｂは鋼の焼入性に大きく寄与することは本件の出願前に周知の事項である。
　そして、また、鋼の耐久限（疲労限、疲れ限度や疲れ強さともいう。）を増加させる手法の一つとして、焼入性を良くし、且つ、鋼の清浄度を高めることは当業者において広く知られた事項である。
　即ち、一般に疲れ強さは引張強さの高い、硬いものほど高く、同じ引張強さなら、焼入焼もどし材の方が焼ならし材よりも組織が均一で疲れにも強い傾向にあること（摘示２，摘示３−１，２、摘示５−２）、材料中の非金属介在物のような切欠効果を示す部分や組織の不連続部は応力が作用して疲れ限度が著しく低下する（摘示３−３）から、鋼の耐久限の優れたものを得るには、組織を均一にし、非金属介在物のような切欠効果部をなくし、芯まで焼きが入るような焼入性の良い鋼にして焼もどして使用（摘示３−４）すればよい、そして、炭素鋼における焼入が深くなると、疲労強度及び静的捻れ強度も高くなる（摘示２）ことは知られている。
　また、他方、鋼中の降伏点σＳ、引張強さσＢ、疲れ限度σＷは、Ｃ量及びＭｎ量の一次関数として表され、これら強度（硬さ）と疲れ強さとは相関関係があり、疲れ強さを向上するには、Ｃ量及びＭｎ量を増加すればよいことも知られている（摘示５−１，３，６−１，２）。
　してみれば、これらの記載及び周知の事項から、機械構造用鋼の疲労強度（耐久限）を高めるためには、鋼の焼入性を高めて、内部まで強度や硬さを維持する（以下、これを第一の手段という。）と同時に、内部組織を均一にし、切欠きとなる非金属介在物の生成を少なくして、鋼が清浄化するよう（以下、これを第二の手段という。）に鋼の成分組成を調整すればよいことは、当業者においてすでに知られた技術的事項と認められる。
（３）−ハ．
　以下、これを前提に本件発明と甲第１に記載された事項とを対比検討する。
  本件発明の機械構造用鋼は、特に産業用車両のシャフト等に用いられる疲労強度、焼入性、被削性に優れた安価な強靱鋼であるが、機械構造用鋼に要求される特性の一つとして耐疲労特性があり、そして、含ボロン炭素鋼がシャフト類に使用され、シャフト類には耐疲労特性も要求されことは公知、自明の事項である（摘示１−１，７）。
　そして、上記のように、機械構造用鋼の疲労強度（耐久限）を高めるためには、金属技術分野において知られている上記知識及び教示にしたがい、第一の手段として具体的には、Ｃ、Ｍｎのような焼入性合金元素を多く添加し、そして、焼入性有効元素であるＢを微量固溶するように添加し、焼入性を高めて、深く芯部まで焼入れするようにして、これを焼もどせばよいのであるが、Ｂは鋼中のＮあるいはＯ、特にＮと親和力が強く、Ｂ単独では鋼中のＮと反応し、焼入性向上に寄与しなくなる（摘示１−５）ので、Ｂを焼入元素として有効に機能させるには、ＮをＴｉＮとして固定化する必要があり、そのためにＴｉをＮに対して化学当量分である３.４倍程度添加しなければならないし、同時にＮやＯの量を制限する（摘示１−５，６）必要があり、溶製時のＮ量は一般的には転炉では０.００５％程度であり、そのとき必要なＴｉ量は０.０２％以上の添加量で十分である（摘示１−５）ことは公知である。
　また、機械構造用鋼の疲労強度を高める上記第二の技術手段として、鋼中の切欠部を少なくするため非金属介在物を少なくした均一組織の清浄鋼とするために、具体的には、窒化物や酸化物等の非金属介在物を形成するＮ及びＯの上限量に制限を設け、また、Ｔｉ量は、摘示１−５のように、通常の溶製時に含まれる量（電気炉で溶製した場合は０.００８〜０.０１０％、転炉では０.００５％程度）のＮを捕らえる程度（前者で０.０３％、後者で０.０２％以上）で十分とあるように必要以上に添加する必要はないものと認められる。
　しかして、この疲労強度を高めるための第一、第二の手段及び甲第１に記載の技術的事項は、本件発明の「疲労強度を向上させるには、ＣおよびＭｎ添加量を増加し、微量のＢを添加することが効果的である。さらにＴｉを添加すると共に、Ｎ及びＯの含有量を低減して清浄度を増し、Ｔｉ／Ｎの比を規制することによりＢ添加の有効性を確保し、疲労強度が増加すること、及びＭｎとＢの添加により同時に焼入性をも改善することを見出した」という知見と格別異なるところはないから、この知見に基づく本件発明思想に格別のものは見いだせない。
　即ち、本件出願時において既に知られている疲労強度を高める技術的手段である、構造用鋼の疲労強度は引張強さや硬さと比例関係にあるから、芯まで焼入性の良い且つ切欠効果のない材料となるように成分組成を設計し、これを焼入れ焼もどして所定の硬度とするという教示に従い、本件のように鋼中のＣ及びＭｎ量を高めることは容易であるし、各０．３０〜０．５５％，１．００〜２．００％程度のＣやＭｎを鋼に添加することは、摘示１−３、１−７に例示として挙げられているように機械構造用鋼として格別特異な量でもないから、本件のように比較的高目のＣ量、Ｍｎ量とし、且つ、上記の関係に基づいて固溶Ｂ量（摘示１−４）を確保し、更に且つ、鋼を清浄に保つことをも考慮して、Ｎ，Ｏ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ及びＴｉ／Ｎの値を本件のように定めることは、摘示１−５，６及び周知の事項に基づいて当業者が適宜になし得るものと認められる。
　そして、本件発明の特徴的作用効果である、耐久限５０ｋｆ／ｍｍ２、硬さＨｖ３２０程度で優れた疲労強度とは、特許権者が特許異議意見書第１０頁の（３）に述べるように、基本的に焼入れ性を十分に確保した成分系で、ほぼ完全に芯まで焼入れし、焼もどした組織の所定の硬度Ｈｖ３２０における疲労強度を表すものであり、この疲労強度の値は従来のＳＣＭ４４０（Ｍｏ鋼）やＳＣＲ４４０（Ｃｒ鋼）程度を目標とするものであるが、上記（３）−ロの第一及び第二の手段の教示に従い、鋼の焼入性と清浄化を図って、焼入向上元素により芯まで焼入れして硬くし、同時に鋼の切欠効果をなくすように清浄度を保てば自ずと疲労限そのものの値は向上することは自明のことであるから、この耐久限５０ｋｆ／ｍｍ２、硬さＨｖ３２０程度で優れた疲労強度という値は、その結果得られた数値というにとどまるものである。
　また、鋼の切削性付与のためにＳを添加することは慣用手段であり、例えば、本件と基本成分系を同じくする鋼にＳを添加して切削性を確保することが甲４に示されている。さらに、焼入元素のＢは高価な元素であるＭｏ、Ｃｒに代用できる（摘示１−２）から、Ｂを使用すれば自然とコスト低減の効果をもたらすものである。
　なお、本件特許発明の第２項発明は、第１項発明にさらにＣｒを添加したもので、Ｃｒは上記のように焼入性向上元素として知られており、これを本件でいう焼入性と疲労強度を高めるように所望量添加することに格別の困難性は見いだせない。
　したがって、本件でいう機械構造用鋼の疲労強度を高め、焼入性向上、被削性に優れた安価な材料を得るために、上記本件発明の構成を採用することは上記公知及び周知の技術に基づいて当業者が容易になし得たものと認められるので、特許請求の範囲の第１項、第２項に記載された発明は、特許法第２９条第２項の規定により、特許を受けることができない発明である。
　
（４）むすび
　以上のとおりであるから、本件特許請求の範囲の第１項、第２項の発明の特許は、特許法第１１３条第１項第２号に該当する。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１２年３月３０日（２０００．３．３０）