Інвар
Інвар: Низькорозширний залізо-нікелевий сплав
(рос. инвар, англ. invar, нім. Invar, від лат. invariabilis — незмінний) — це сплав на основі заліза з додаванням близько 36% нікелю. Крім нікелю, сплав містить також невеликі кількості вуглецю (до 0,05%), кремнію (до 0,30%), марганцю (0,3–0,6%) та інших елементів, таких як хром та мідь (не більше ніж 0,15% та 0,10% відповідно).
Відкриття та історія
Інвар був винайдений у 1896 році швейцарським фізиком Шарлем-Едуардом Гійомом. При розробці нових матеріалів для виготовлення стандартних довжин і мас він виявив, що сплав заліза з 36% нікелю має надзвичайно низький коефіцієнт термічного розширення.
Характеристика інвару
Найважливішою властивістю інвару є його незмінність, тобто практично нульове розширення або стиснення при зміні температури. При кімнатній температурі коефіцієнт термічного розширення інвару становить близько 1 x 10-6 1/°C, що в десятки разів нижче, ніж у звичайної сталі.
Інші важливі властивості інвару:
- Висока твердість та пружність
- Відмінна корозійна стійкість
- Добре магнітні властивості
- Легко обробляється
Склад та виготовлення
Інвар виготовляється з високоякісної залізної руди та нікелю. Для отримання сплаву залізо та нікель розплавляють в індукційній або дуговій печі і ретельно перемішують. Отриманий сплав розливають в злитки, які потім проходять термообробку для отримання потрібних властивостей.
Застосування
Завдяки своїй незмінності інвар знайшов широке застосування в різних галузях промисловості та науки:
- Виготовлення прецизійних приладів: в годинниках, вимірювальних приладах, гіроскопах та інших пристроях, де важливо мінімізувати зміни розміру при зміні температури.
- Матеріал для еталонів довжини: інвар використовується для виготовлення еталонних лінійок, мірних стрічок та оптичних решеток.
- Матеріал для термокомпенсаторів: в теплових приладах та конструкціях, де потрібно уникнути змін розміру при перепадах температури.
- Матеріал для наукових досліджень: інвар використовується в фізичних та біологічних дослідженнях, де важливо мінімізувати теплові розширення.
Альтернативи інвару
Крім інвару, існують й інші сплави з низьким коефіцієнтом термічного розширення. До них відносяться:
- Елінвар (сплав заліза, нікелю та хрому)
- Феновар (сплав заліза, нікелю та марганцю)
- Вітрон (складається з 51% кобальту, 10% нікелю та 29% заліза)
- Бонівар (сплав заліза, нікелю та бору)
Ці сплави мають подібні властивості до інвару, але можуть мати деякі відмінності в коефіцієнті термічного розширення, вартості та доступності.
Інвар — це незамінний матеріал в багатьох сферах діяльності людини, де важливо мінімізувати вплив температурних коливань на розміри об’єкта. Його незмінність зробила можливим створення точних вимірювальних приладів, еталонів довжини та надійних конструкцій.
Часті запитання
Що робить інвар таким незмінним?
Інвар має своєрідну кристалічну структуру, яка перешкоджає тепловому розширенню.Який коефіцієнт термічного розширення у інвару?
Близько 1 x 10-6 1/°C при кімнатній температурі.З чого складається інвар?
Інвар складається переважно із заліза (64%) та нікелю (36%), а також невеликих кількостей вуглецю, кремнію, марганцю, хрому та міді.Наскільки твердий інвар?
Інвар має твердість близько 250-300 за шкалою Віккерса.В яких галузях застосовується інвар?
Інвар використовується в прецизійному приладобудуванні, виготовленні еталонів довжини, термокомпенсаторах та наукових дослідженнях.
Опубліковано