Invar 36（超低热膨胀系数合金）百科

Invar 36（也称为因瓦合金或Fe-Ni36）是一种以超低热膨胀系数著称的铁镍合金。其核心特性是：在-100°C至200°C的温度范围内，热膨胀系数极低，甚至接近零。以下是其详细的百科参数介绍，按您要求的维度分类，不含表格。

1. 化学成分

Invar 36的化学成分严格控制，以确保其低膨胀特性。典型成分范围如下：

镍 (Ni)： 35.0% - 37.0% （核心元素，赋予低膨胀特性）

铁 (Fe)： 余量（约63.8% - 64.2%）

碳 (C)： ≤ 0.05%（极低含量，避免影响低膨胀性）

锰 (Mn)： 0.20% - 0.60%

硅 (Si)： ≤ 0.30%

磷 (P)： ≤ 0.020%

硫 (S)： ≤ 0.020%

铬 (Cr)： ≤ 0.25%

钼 (Mo)： ≤ 0.50%

注：一些高纯度或特殊牌号（如1.3912）可能对镍含量控制更精准（如36.0%±0.5%），并进一步限制杂质。

2. 物理性能

密度：8.11 g/cm³ (在20°C下)

熔点：约 1430°C

居里温度（磁性转变点）：约 230°C (在此温度以上，低膨胀特性会消失，热膨胀系数会显著增大)

电阻率：约 82 µΩ·cm (在20°C)

导热系数：约 10-13 W/(m·K) (在20-100°C范围)

比热容：约 500 J/(kg·K) (在20°C)

杨氏模量：约 135-145 GPa (室温)

泊松比：约 0.30

磁性能：具有铁磁性；饱和磁感应强度约 1.3-1.5 T；矫顽力较低，易磁化。

热膨胀系数（核心性能）：

在 -100°C 至 +100°C 范围：典型值 ≤ 1.5 × 10⁻⁶ /K (甚至可低至0.5-1.0 × 10⁻⁶/K)

在 -100°C 至 +200°C 范围：典型值 ≤ 2.0 × 10⁻⁶ /K

高于居里温度 (约230°C) 后：迅速升至约 10 × 10⁻⁶ /K 以上

3. 力学性能

力学性能强烈依赖于热处理状态和加工历史。以下是典型的退火状态或固溶处理后的室温性能：

抗拉强度：约 450 - 550 MPa

屈服强度 (0.2% 偏移)：约 250 - 350 MPa

延伸率 (50mm标距)：约 30% - 45% (具有良好的塑性)

硬度：约 140 - 180 HB (布氏硬度) 或 70-85 HRB (洛氏硬度)

断面收缩率：约 60% - 75%

冲击韧性：在室温下具有良好的韧性，但在低温下韧性会有所下降。

蠕变强度：在室温至200°C范围内，长期加载下蠕变极低，适合精密应用。

注：经过冷加工变形后，强度会显著提高（抗拉强度可达700-800 MPa），但塑性下降，同时热膨胀系数会略有增加，需进行稳定化热处理恢复低膨胀性。

4. 工艺特性

4.1 成形与加工

冷加工：塑性好，可进行冷轧、冷拉、冲压等。但加工硬化倾向明显，中间需进行软化退火。

热加工：可进行锻造和热轧。推荐加热温度 1150-1200°C，终锻温度不低于 850°C，避免过热。

焊接：可焊性尚可。常用氩弧焊 (TIG/MIG)、点焊、缝焊。需使用同成分的因瓦焊丝。注意：焊接热影响区会因热循环破坏低膨胀特性，焊后通常需要重新进行稳定化热处理。

切削加工：加工硬化严重，导热性差，属于较难切削材料。建议使用：

硬质合金刀具（如K10、P10类）

低速、大进给、大量冷却液

保持刀具锋利，避免产生冷作硬化层

4.2 热处理

热处理是控制因瓦合金性能的关键，尤其为了稳定其低膨胀系数。

固溶/退火处理：加热至 830-880°C，保温适当时间，然后快速冷却（水淬或快速空冷）。目的是获得均匀的奥氏体组织，消除内应力。

稳定化处理（获得最低膨胀系数的关键）：将材料加热至 300-320°C，保温数小时（如1-4小时），然后缓慢冷却。此处理可使马氏体转变稳定，最大限度地降低热膨胀系数。

去应力退火：对于冷加工件，加热至 450-550°C，保温1-2小时，炉冷或空冷。可部分恢复低膨胀特性并降低硬度。

4.3 表面处理

耐腐蚀性：在普通大气和淡水中耐蚀性良好，但在酸碱盐溶液中耐蚀性一般。

表面防护：为提高耐蚀性或装饰性，可进行镀镍、镀铬、镀金或涂覆有机涂层。需注意防止氢脆（尤其是在酸洗或电镀后）。

5. 典型应用领域

基于其尺寸稳定性和低膨胀特性，Invar 36常用于对热变形极其敏感的场合：

精密仪器：激光器谐振腔、光学镜架、精密测量尺（如大地测量基准尺）

航空航天：复合材料成型的模具（与碳纤维热膨胀匹配）、卫星天线结构件、陀螺仪零件

电子行业：引线框架（与硅/陶瓷芯片匹配）、精密掩模版框架、电子封装外壳

液化气储运：LNG（液化天然气）运输船的薄膜型围护系统内层（-163°C下仍保持低膨胀，与殷瓦钢波纹膜配合）

钟表与精密机械：摆轮、游丝固定环、标准量块、经纬仪部件

总结性参数速览

参数类别

关键数值/描述

标准牌号

UNS K93600，

W.Nr

.

1.3912， AISI 36

密度

8.11 g/cm³

熔点

1430°C

居里温度

~230°C (超过则低膨胀失效)

热膨胀系数

~1.2 × 10⁻⁶/K

(室温至100°C)

抗拉强度

~450-550 MPa (退火态)

延伸率

~30-45% (退火态)

焊接性

中等 (需使用匹配焊材及后热处理)

切削性

差 (易加工硬化)

重要提示：Invar 36的低膨胀特性高度依赖于化学成分的精确控制（尤其是镍含量36%）和适当的热处理工艺（尤其是300°C附近的稳定化处理）。偏离这些条件，其标志性的低膨胀性能将会丧失。