同樣是薄板，光學(xué)平臺(tái)圖紙上的兩個(gè)零件卻分屬兩個(gè)選材體系：一個(gè)要構(gòu)件自身在溫度波動(dòng)下尺寸穩(wěn)定，另一個(gè)要讓材料與封接介質(zhì)同步形變。Invar36屬前一類。它即因瓦合金，國(guó)內(nèi)對(duì)應(yīng)牌號(hào) 4J36，屬鐵鎳二元低膨脹合金，鎳含量約 36%。上海凱冶金屬制品有限公司主營(yíng) Invar36的板材與棒材。

低膨脹來(lái)自鐵鎳合金的磁致伸縮效應(yīng)：居里溫度以下，磁疇自發(fā)磁化帶來(lái)的收縮抵消溫度升高引起的晶格伸長(zhǎng)，兩種效應(yīng)相抵，材料在特定溫區(qū)內(nèi)線膨脹系數(shù)很低。這個(gè)溫區(qū)的上界由居里點(diǎn)決定，Invar36的居里點(diǎn)約 230 ℃，有效窗口主要在常溫至 200 ℃ 以內(nèi)，超出后磁效應(yīng)消失，膨脹系數(shù)上升。

兩支近鄰是 4J29 與4J42。它們同屬定膨脹合金，設(shè)計(jì)目標(biāo)不是把自身膨脹系數(shù)壓到多低，而是讓膨脹曲線與封接介質(zhì)同步。兩支牌號(hào)的分工在于匹配對(duì)象不同，選型以實(shí)際封接介質(zhì)的熱膨脹數(shù)據(jù)與封接工藝為依據(jù)。

這就帶出三者不能互換的原因。有人用 4J29 替代 Invar36 做光學(xué)基座，溫度波動(dòng)后結(jié)構(gòu)變形，定位隨之失效；反過(guò)來(lái)，把Invar36 拿去做玻璃封接同樣不合適，它服務(wù)的是構(gòu)件自身尺寸穩(wěn)定。要求構(gòu)件自身尺寸穩(wěn)定選 Invar36，要求與封接介質(zhì)同步選4J29 或 4J42。

即便在有效溫區(qū)內(nèi)，Invar36也并非完全不膨脹，只是膨脹系數(shù)很小。超高精度計(jì)量設(shè)備上，微小形變會(huì)隨尺寸累積，設(shè)計(jì)時(shí)宜以所用批次原材料的實(shí)測(cè)膨脹曲線為依據(jù)，不宜直接套用手冊(cè)平均值。碳、錳、硅等元素會(huì)影響居里溫度與膨脹系數(shù)，批次之間的膨脹指標(biāo)會(huì)出現(xiàn)離散。

與這一族材料都相關(guān)的另一件事是殘余應(yīng)力。鍛造、軋制與切削都會(huì)留下殘余應(yīng)力，它在常溫下緩慢釋放，形成時(shí)效變形；幾微米的形變就足以讓高精度零件失效，所以精加工之后通常安排多次穩(wěn)定化退火。Invar36不宜做高溫退火，溫度過(guò)高會(huì)帶來(lái)晶粒粗大，還會(huì)改變內(nèi)部磁疇結(jié)構(gòu)，直接影響膨脹系數(shù)；退火應(yīng)采用低溫、長(zhǎng)時(shí)間的工藝。

加工難度也超出普通鋼材。它導(dǎo)熱系數(shù)低，切削熱集中在切削區(qū)域，刀具離開(kāi)后工件冷卻收縮，量出的尺寸與設(shè)計(jì)值對(duì)不上；材料塑性好、韌性高，切屑不易斷，容易粘刀形成積屑瘤。工藝上多采用較低切削速度、鋒利刀具與充足冷卻；高精度零件宜分多次切削，粗加工后留余量放置以釋放應(yīng)力。

耐蝕是這一族材料的短板。Invar36內(nèi)部沒(méi)有鉻、鉬，無(wú)法形成鈍化膜，在潮濕空氣與鹽霧環(huán)境中容易生銹；銹層體積大于基體金屬，會(huì)擠壓精密裝配面。潮濕環(huán)境使用需做表面防護(hù)，常用的有鍍鎳、鍍金或鈍化處理，鍍層也要控制殘余應(yīng)力。

低溫工況反而是它的優(yōu)勢(shì)場(chǎng)景。低溫下它維持低膨脹特性，不發(fā)生相變，韌性良好，液化氣體儲(chǔ)罐的支撐結(jié)構(gòu)與低溫儀器骨架常選用它。需要注意，低溫并不改變居里溫度，設(shè)備一旦升溫超過(guò)200 ℃，低膨脹特性依舊失效。

還有一點(diǎn)容易誤判：Invar36的彈性模量并不突出，力學(xué)強(qiáng)度也不高，把它當(dāng)成可承載大載荷的材料并不合適；若零件既要低膨脹又要較高強(qiáng)度，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上另行安排。上海凱冶金屬制品有限公司主營(yíng)Invar36的板材與棒材，可按圖紙或用戶規(guī)格要求下料交付。到貨驗(yàn)收以技術(shù)協(xié)議列明的標(biāo)準(zhǔn)版本、驗(yàn)收項(xiàng)目與判定規(guī)則為準(zhǔn)，隨貨提供質(zhì)保書(shū)，并支持按約定項(xiàng)目復(fù)驗(yàn)。

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