invar(因瓦合金)介紹

1、1. Invar目錄1 發(fā)現(xiàn)歷史2 Invar 的命名3 invar 的特性4 invar 的發(fā)展及應(yīng)用前景因室溫附近長(zhǎng)度幾乎不變，命名為因瓦合金 (Invar 為 Invariability 的縮寫 )。中文名【因瓦合金】，也可簡(jiǎn)稱為 Invar，即含有 35.4%鎳的鐵合金，中國(guó)牌號(hào) 4J36 等。常溫下具有很低的熱膨脹系數(shù)（ -20 20之間，其平均值約 1.6×10-6/），號(hào)稱 金屬之王 ，是精密儀器設(shè)備不可或缺的結(jié)構(gòu)材料。1.1. Invar -發(fā)現(xiàn)歷史1896 年，瑞士籍法國(guó)物理學(xué)家 紀(jì)堯姆（） 發(fā)現(xiàn)該成分的合金具有的這一特性：在常溫下（-80230）內(nèi)表現(xiàn)出很小的熱膨

2、脹系數(shù)。 Guilaume 由于該發(fā)現(xiàn)也榮獲 1920 年的諾貝爾獎(jiǎng)，這是繼德國(guó)物理學(xué)家倫琴（ ）之后第二個(gè)獲此殊榮的物理學(xué)家，也是冶金專業(yè)第一個(gè)獲此殊榮的科學(xué)家。1.2. Invar - Invar的命名因?yàn)椴煌Z(yǔ)言之間差異等原因， Invar 的命名眾多，但是比較常用的名稱分類如下：1. 美、英： Invariable Alloy，另外還有 Invar36，Invar35，Ni36Fe，F(xiàn)e-Ni36，NiInvar，Unispan36，Ni1036 等；2. 日：不變鋼；3. 德： Vacodil36 ，另外還有 Ni1036 等4. 漢：低膨脹合金 ，另外還有因瓦合金，殷鋼，因鋼，不脹

3、鋼，銦鋼，因瓦， 4J36， 無(wú)膨脹合金等。目前通行的比較規(guī)范的寫法是Invar 和因瓦。1.3. Invar - invar的特性1熱膨脹系數(shù)小，常溫下平均膨脹系數(shù)1.6× 10-6/ ，且在室溫 80230時(shí)比較穩(wěn)定。2強(qiáng)度、硬度不高，抗拉強(qiáng)度在 590Mpa 左右，屈服強(qiáng)度在 410Mpa 左右，布氏硬度在 141HBS左右。3導(dǎo)熱系數(shù)低，為 10W/m.K ，僅為 45 鋼導(dǎo)熱系數(shù)的 1/4 左右。 45 號(hào)鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為 45 W/m.K4塑性、韌性、延伸率、斷面收縮率以及沖擊韌性都很高，延伸率 = 3045%，收縮率 =5070%。沖擊韌性 K=130-310 J/cm2

4、。Invar 不能熱處理強(qiáng)化，其特性與奧氏體不銹鋼類似，但比奧氏體不銹鋼還要難加工。切削加工中主要表現(xiàn)為切削力大、切削溫度高。在加工過(guò)程中，還具有軟、粘特性和很大的塑性， 不易斷屑，加劇刀具的磨損， 降低工件的加工精度，因而必須采用高性能刀具。1.4. Invar - invar的發(fā)展及應(yīng)用前景Invar 的發(fā)現(xiàn)引起了各國(guó)科學(xué)家的重視，使得 Invar 無(wú)論是從種類還是從性能和應(yīng)用上都得到了極大的提高。其發(fā)展歷程：1. 1927 年日本增本量研制出 Fe-Ni-Co 系 Superinvar ；2. 1931 年增本量又研制了 Fe-Ni-Cr 系 不銹 Invar；3. 1937 年德國(guó) A

5、.Kussmann發(fā)現(xiàn)了 Fe-Pt 和 Fe-Pd 冶金系 Invar；4. 1964 年， Invar 開(kāi)始按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)批量生產(chǎn)，成為商用合金材料；5. 20 世紀(jì) 70 年代，美國(guó) Inco 公司研制出 Incoloy903 合金，使低膨脹合金 進(jìn)入了高溫應(yīng)用領(lǐng)域；6. 80 年代末期，在 Invar 系列合金的基礎(chǔ)上形成了現(xiàn)代低膨脹超合金系列。作為低膨脹合金，都要求組織穩(wěn)定性， FeNi36 型 Invar 在接近 -273時(shí)也能保持穩(wěn)定的奧氏體狀態(tài)， 因而獲得最廣泛的應(yīng)用， 其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大同樣經(jīng)歷了比較長(zhǎng)的過(guò)程：1. 早期主要用于制造精密儀器儀表、標(biāo)準(zhǔn)鐘的擺桿、擺輪及鐘表的游絲；2

6、. 在 1920 年代用 Invar 代替鉑用作于玻璃封接的引絲，顯著降低了成本；3. 到了 1950-1960 年代，主要用于電子管、控溫用的熱雙金屬片、長(zhǎng)度標(biāo)尺、大地測(cè)量基線尺等；4. 到了 1980-1990 年代，廣泛用于微波技術(shù)、液化氣容器、彩電的蔭罩、架空電纜芯材、諧振腔、激光準(zhǔn)直儀腔體、光刻機(jī)主基板等；5. 進(jìn)入 21 世紀(jì)之后，隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展， 其應(yīng)用拓展到航天遙感器、精密激光設(shè)備、 光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)和波導(dǎo)管結(jié)構(gòu)件、 各種顯微鏡、 天文望遠(yuǎn)鏡中大型透鏡的支撐系統(tǒng)以及需要安裝透鏡的各類科學(xué)儀器。2. 因瓦合金目錄1 基本信息1.1 定義1.2 俗名1.3 發(fā)現(xiàn)者2 基本性質(zhì)2

7、.1 膨脹系數(shù)小2.2 強(qiáng)度、硬度不高2.3 導(dǎo)熱系數(shù)低2.4 塑性、韌性高3 特性3.1 物理特性3.2 化學(xué)特性4 生產(chǎn)應(yīng)用 4.1 工業(yè)應(yīng)用4.2 制造應(yīng)用因瓦合金是 FeNi36 的一種鐵鎳合金。因?yàn)樗臒崤蛎浵禂?shù)小而出名。它應(yīng)用在要求線度穩(wěn)定性高的地方，如精密儀表等。 因瓦合金由瑞士科學(xué)家查爾斯 ·愛(ài)德華 ·紀(jì)堯姆于 1896 年發(fā)現(xiàn)，由于因瓦合金能改善儀表的性能。為此，紀(jì)堯姆榮獲 1920 年諾貝爾物理獎(jiǎng)。2.1. 因瓦合金- 基本信息定義因瓦合金（ invar，也稱為殷鋼，改名字原為一商標(biāo)名） ，是一種鎳鐵合金，其成分為鎳 36%，鐵 63.8%，碳 0.2%

8、，它的熱膨脹系數(shù)極低，能在很寬的溫度范圍內(nèi)保持固定長(zhǎng)度。俗名因瓦合金，也叫做“不變鋼”，中文俗稱 殷鋼，是一種鎳鋼合金， 是含鎳 36% 的特殊鋼，由于其膨脹系數(shù)極小，適合做測(cè)量元件。因瓦是法語(yǔ)“ Invar”的音譯。發(fā)現(xiàn)者1896 年由瑞士物理學(xué)家夏爾·愛(ài)德華·紀(jì)堯姆（C. E. Guillaume）首先發(fā)現(xiàn)。2.2. 因瓦合金- 基本性質(zhì)因瓦合金屬于鐵基高鎳合金，通常含有32%-36%的鎳，還含有少量的S、P、C 等元素，其余為 60%左右的 Fe，由于鎳為擴(kuò)大奧氏體元素，故高鎳使奧氏體轉(zhuǎn)為馬氏體的相變降至室溫以下， 100 120，因而經(jīng)退火后， 因瓦合金在室溫及室溫

9、以下一定溫度范圍內(nèi)，均具有面心晶格結(jié)構(gòu)的奧氏體組織，也 是鎳溶于 -Fe 中形成的固溶體，因而因瓦合金具有以下性能。膨脹系數(shù)小因瓦合金也叫不脹鋼，其平均膨脹系數(shù)一般為 1.5× 10-6，含鎳在 36%是達(dá)到 1.8 ×10-8，且在室溫 80 +100時(shí)均不發(fā)生變化。強(qiáng)度、硬度不高因瓦合金含碳量小于 0.05%，硬度和強(qiáng)度不高，抗拉強(qiáng)度在 517Mpa 左右，屈服強(qiáng)度 276Mpa 左右，維氏硬度在 160 左右，一般可以通過(guò)冷變形來(lái)提高強(qiáng)度，在強(qiáng)度提高的同時(shí)仍具有良好的塑性。導(dǎo)熱系數(shù)低因瓦合金的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.026 0.032cal/cm· sec·

10、; ， 僅為 45 鋼導(dǎo)熱系數(shù)的 1/3-1/4。塑性、韌性高因瓦合金的延伸率和斷面收縮率以及沖擊韌性都很高， 延伸率 = 25-35%，沖擊韌性 K=18-33公斤 · 米/ 厘米2.3. 因瓦合金- 特性物理特性絕大多數(shù)的金屬和合金都是在受熱時(shí)體積膨脹， 冷卻時(shí)體積收縮， 但因瓦合金由于它的鐵磁性， 在一定的溫度范圍內(nèi)， 具有因瓦效應(yīng)的反常熱膨脹， 其膨脹系數(shù)極低，有時(shí)甚至為零或負(fù)值。化學(xué)特性1896 年瑞士瑞士科學(xué)家學(xué)家紀(jì)堯姆發(fā)現(xiàn)了一種奇妙的合金，這種合金在磁性溫度即居里點(diǎn)附近熱膨脹系數(shù)顯著減少， 出現(xiàn)所謂反常熱膨脹現(xiàn)象 （負(fù)反常），從而可以在室溫附近很寬的溫度范圍內(nèi)， 獲得很

11、小的甚至接近零的膨脹系數(shù)， 這種合金的組成是 64%的 Fe和 36%的 Ni，呈面心里方結(jié)構(gòu)，其牌號(hào)為 4J36，它的中文名字叫殷鋼，英文名字叫因瓦合金（ invar），意思是體積不變。這個(gè)卓越的合金對(duì)科學(xué)進(jìn)步的貢獻(xiàn)如此之大， 致使其發(fā)現(xiàn)者 （瑞士物理學(xué)家紀(jì)堯姆） 為此獲得 1920 年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，在歷史上他是第一位也是唯一的科學(xué)家因一項(xiàng)冶金學(xué)成果而獲此殊榮。2.4. 因瓦合金- 生產(chǎn)應(yīng)工業(yè)應(yīng)用主要適用于電器元件與硬玻璃、 軟玻璃、陶瓷匹配封接的玻封合金， 屬于低膨脹合金。其狀態(tài)有硬態(tài)和軟態(tài)兩種。 4J36(Invar 36/K93600/1.3912) 因瓦合金 /玻封合金在 -60

12、 度 -80 度 大氣溫度變化內(nèi)有較低的膨脹系數(shù)和良好的可塑性，用于制作在氣溫變化范圍內(nèi)尺寸近于恒定的元件，廣泛用于無(wú)線電，精密儀表 , 儀器和其他行業(yè)， 4J36(Invar 36/K93600/1.3912) 因瓦合金 / 玻封合金用來(lái)制作標(biāo)準(zhǔn)量具，微波諧振腔，雙金屬片被動(dòng)層等。制造應(yīng)用因瓦 合金在室溫附近的平均 熱膨脹系數(shù) 低于 10-6 -1，主要用來(lái)制造標(biāo)準(zhǔn)尺、測(cè)溫計(jì)、 測(cè)距儀、鐘表擺輪、 塊規(guī)、微波設(shè)備的諧振腔、 重力儀構(gòu)件、 熱雙金屬組元材料， 光學(xué)儀器 零件等。 熔融法制造。3. 因瓦合金的特性來(lái)源于中國(guó)鋼鐵百科 >> 原料知識(shí) >> 合金因瓦合金 (i

13、nvaralloy)含鎳 36的鐵基低熱膨脹合金，在 -50100范圍的平均線膨脹系數(shù)低于15×10-6 ，是電子工業(yè)和精密儀表工業(yè)用量較多的重要材料。1、簡(jiǎn)史法國(guó)人紀(jì)堯姆 (CEGuillaume)為尋找標(biāo)準(zhǔn)尺材料鉑銥合金的代用品， 在 1896年發(fā)明了普通鋼的FeNi36 合金，室溫附近的平均線膨脹系數(shù)低于1/10。因室溫附近長(zhǎng)度幾乎不變，命名為因瓦合金1 5× 10-6，約為(Invar 為 Invariability的縮寫 )。2、特性：因瓦合金為單相奧氏體， 甚至在 -196仍不出現(xiàn)馬氏體相變， 熔點(diǎn)為 1450，居里溫度約為 230。因瓦合金的平均線膨脹系數(shù)及物理、力學(xué)性能列于表 1 和表2中。3、性能影響因素：影響因瓦合金線膨脹系數(shù)和尺寸穩(wěn)定性的最主要因素， 首先是化學(xué)成分和氣體夾雜物，其次是由冷變形、 切削加工以及高溫加熱后的冷卻速度等工藝因素引起的內(nèi)應(yīng)力。能明顯提高線膨脹系數(shù)的因素是碳和硼的含量， 其次是鋁、硅、錳、鉬、鉻等元素。氧、氮等氣體和非金屬夾雜物也使合金的線膨脹系數(shù)升高。因瓦合金中的碳在使用過(guò)程中緩慢析出， 導(dǎo)致長(zhǎng)度發(fā)生變化， 因此優(yōu)質(zhì)因瓦合金應(yīng)當(dāng)是超低碳和超純的材料。 為了降低和穩(wěn)定因瓦合金的線膨脹系數(shù)， 采用三重?zé)崽?/p>