不變鋼（又稱恆範鋼、因瓦合金、殷瓦鋼（Invar），這一名稱來自invariable一詞，是安賽樂米塔爾所有的註冊商標[1]，來源於其在溫度變化時膨脹和收縮很小的特性[2]）或稱FeNi36或64FeNi。
這是一種鎳鋼合金，是含鎳元素量36%的特殊鋼，由於其膨脹系數極小，在極低溫度到超過室溫的溫度範圍內都能保持固定長度（這種特性也被稱為因瓦效應），適合做測量元件，更是製造液化天然氣載運船的重要原料。
性質
與其他鐵鎳合金一樣，不變鋼也是一種固溶體，也就是說，它是一種單相合金。在商業版本中，它由大約36%的鎳和64%的鐵組成。1961年，西屋電氣材料實驗室的科學家將這一合金描述為「含30-45原子百分比鎳」[4]。
常見的不變鋼的熱膨脹係數（表示為α，在20°C和100°C之間測量）約為1.2×10−6 K-1（1.2 ppm/°C），而普通鋼的這個值約為11-15 ppm/°C。超純等級（<0.1% Co）可以產生低至0.62-0.65 ppm/°C的熱膨脹係數，而一些特殊配方可以達成負熱膨脹係數。雖然它在溫度範圍內表現出很高的尺寸穩定性，但它確實有蠕變的傾向[5][6]。
因瓦效應
不變鋼在室溫以上的環境下不膨脹，是由於合金里的鐵原子半徑小，處於不穩定狀態的低自旋的鐵原子密度隨溫度上升而增加，從而導致原子收縮；而另一方面溫度升高使原子的熱振動趨於劇烈，原子間的距離加大，以避免原子之間的碰撞。這兩種效果在不變鋼中相互抵消，因此形成因瓦效應[7] 。而低溫環境下的因瓦效應則主要是由於量子波動引起的[8] 。
相關條目
- 艾林瓦合金
參考文獻
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