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因瓦合金（Invar Alloy）是一种以铁和镍为主要成分的特殊合金，最显著的特征是具有极低的热膨胀系数。其名称“Invar”源自英文单词“invariable”（意为“几乎不变”），反映了它在温度变化下尺寸几乎不膨胀或收缩的特性。因瓦合金主要用于需要高尺寸稳定性的精密仪器、航天结构件、光学设备、液化气储存系统等领域。
因瓦合金的主要成分与结构
因瓦合金的典型化学成分为：铁（Fe）约 63%，镍（Ni）约 36%，其余为微量碳、硅、锰等元素。合金的低热膨胀特性来源于其独特的铁镍原子排列结构，当温度升高时，合金内部磁序的变化会抵消普通金属的热膨胀效应。
常见的因瓦合金牌号包括：Invar 36、Invar 32-5、Super Invar、Kovar 等。其中 Invar 36（又称 4J36 或 UNS K93600）是使用最广泛的型号。
因瓦合金的物理性能
1. 热膨胀系数极低：在 20℃～100℃范围内，其平均线膨胀系数仅约 1.2×10⁻⁶/℃，远低于普通碳钢（约 12×10⁻⁶/℃）。
2. 密度：约为 8.1 g/cm³。
3. 导热性：导热系数较低，约为 10～14 W/(m·K)。
4. 磁性：因瓦合金在室温下为铁磁性材料，约在 230℃ 左右的居里点失去磁性。
5. 硬度：退火状态下布氏硬度一般为 130～180HB，可通过冷加工或时效处理提高。
因瓦合金的优点与应用
因瓦合金最大的优势是在温度变化下尺寸稳定性极高。它能在零下几十度到高温上百度的范围内保持极低的膨胀率，非常适合精密结构件和控温环境使用。
主要应用包括：
— 光学系统的支架、镜片座、干涉仪基座；
— 航空航天设备、卫星结构件、精密陀螺仪壳体；
— 液化气（LNG）储罐与管道结构；
— 电子封装、仪器刻度尺、量块等计量工具。
因瓦合金的加工性能
虽然因瓦合金机械性能较稳定，但其切削加工性能一般，被认为“略难加工”。主要原因包括：
1. 加工硬化倾向明显；
2. 导热性差，切削热集中；
3. 易产生粘刀与刀具磨损。
通常建议使用锋利的硬质合金刀具、较低的切削速度和强制冷却液。焊接性良好，但需严格控制热输入以避免组织粗化。
因瓦合金与其他材料的对比
与普通碳钢相比，因瓦合金的热膨胀系数仅为其 1/10；与不锈钢相比，因瓦合金的强度略低，但热稳定性更好；与钛合金相比，因瓦合金在低温下的尺寸稳定性更优，因此在低温工程和计量仪器中不可替代。
典型国内外对应牌号
— 中国牌号：4J36、4J32-5、4J38；
— 美国 UNS 编号：K93600（Invar 36）、K93500（Super Invar）；
— 德国 DIN 牌号：1.3912；
— 法国 AFNOR：FeNi36。
因瓦合金是一种典型的“低膨胀精密合金”，以其优异的热稳定性和可焊接性被广泛应用于航空、航天、光学与低温工程领域。虽然加工难度较高，但其尺寸稳定性能几乎无可替代，是精密工程中不可或缺的基础材料之一。
