Προσαρμογή, πράγματι, σχεδόν όλα τα στερεά και τα υγρά διαστέλλονται αυξάνοντας τη θερμοκρασία και συστέλλονται με τη μείωση της θερμοκρασίας, η οποία είναι επίσης γνωστή ως θερμική διαστολή. Το φαινόμενο της θερμικής διαστολής συμβαίνει επειδή τα άτομα ενός υλικού γίνονται πιο έντονα σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Τα άτομα γίνονται πιο ζωηρά, τόσο περισσότερο διαχωρίζονται το ένα από το άλλο και έτσι αυξάνει το διάστημα μεταξύ κάθε ατόμου και τόσο μικρότερη είναι η συλλογική τους πυκνότητα, αυξάνοντας το μέγεθος του υλικού. Με μια ματιά, όλα τα άλλα υλικά υπακούουν λίγο πολύ στις θερμικές αλλαγές. Αλλά μία ή δύο από τις εξαιρέσεις είναι το μέταλλο σε μορφή σκόνης γνωστό ως Invar.
Το κράμα Invar, που αναφέρεται επίσης ως κράμα χαμηλής διαστολής ή χάλυβας Yin, είναι ένα κράμα που αποτελείται από σίδηρο (Fe) και νικέλιο (Ni) και είναι επίσης γνωστό ως κράμα μαγνητικού μετάλλου. Έχει σύνθεση 36% και 64% με Ni και Fe, αντίστοιχα, σε θερμοκρασία 1150 βαθμών s σε μια όψη-κεντρική κυβική δομή. Το κράμα invar είναι πολύ σημαντικό δομικά, που είναι τα μεγαλύτερα χαρακτηριστικά του, τα οποία περιλαμβάνουν έναν εξαιρετικά χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής, χαμηλή θερμική διαστολή, υψηλή σκληρότητα, υψηλή μείωση επιφάνειας, ολκιμότητα, καθώς και λογική πλαστικότητα.
Όταν αναμιγνύονται θερμικά, ο σίδηρος και το νικέλιο διατηρούν θετικές θερμικές διαστολές μεμονωμένα, αλλά όταν συνδυάζονται σε συγκεκριμένες εσωτερικές αναλογίες, σχηματίζουν ένα υλικό που, σε μεγάλο εύρος θερμοκρασίας και πίεσης, παρουσιάζει σχεδόν-μηδενική θερμική διαστολή. Αυτό είναι το λεγόμενο-φαινόμενο Invar. Τα κράματα Invar είναι πιο χρήσιμα σε εφαρμογές που απαιτούν εξαιρετική ακρίβεια, για παράδειγμα, στην κατασκευή ρολογιών και τηλεσκοπίων. Αυτές οι εφαρμογές είναι άμεσο αποτέλεσμα του φαινομένου Invar. Το 1896, ο Ελβετός φυσικός και μεταλλουργός Charles Edouard Guillaume ανακάλυψε τη διαστολή του CTE ενός κράματος Fe-Ni και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι έφτασε στο ελάχιστο όταν το κλάσμα μάζας Ni ήταν περίπου 36%. Στη συνέχεια τιμήθηκε με το Νόμπελ Φυσικής του 1920 για την ανακάλυψη του κράματος Invar και την ανάπτυξη μέτρησης ακριβείας από αυτό, και έτσι έγινε ο πρώτος μεταλλουργός που τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ στην ιστορία.
Τα κράματα Invar εφαρμόζονται σε πολλές βιομηχανίες επειδή, σε αντίθεση με τα περισσότερα υλικά, έχουν ακραία θερμική διαστολή. Αυτό είναι το αποτέλεσμα του εξαιρετικά χαμηλού CTE τους. Αυτή η συμπεριφορά μπορεί να εξηγηθεί ως εξής: καθώς η θερμοκρασία του κράματος στο μαγνητικό υγρό αυξάνεται, ο μαγνητισμός που υπήρχε προηγουμένως εξαφανίζεται σταδιακά. Έτσι, κυριαρχεί μια ισορροπία μεταξύ συστολής και διαστολής.
Επί του παρόντος, τα παραδοσιακά κράματα Invar κατασκευάζονται με τη μορφή χύτευσης, έλασης, μηχανικής κατεργασίας και χάραξης. Επιπλέον, η παραγωγή κραμάτων Invar, τα οποία χρησιμοποιούνται σε εξειδικευμένες εφαρμογές, θέτει επίσης ένα σύνολο υψηλών τεχνικών προκλήσεων. Τα κράματα Invar δεν είναι μόνο δύσκολο να δημιουργηθούν αλλά και να επεξεργαστούν δύσκολα. Τα κράματα Invar, για παράδειγμα, δεν μπορούν να υποστούν καμία μορφή θερμικής επεξεργασίας. Η χαμηλή σκληρότητα, η μεγάλη σκληρότητα και η πλαστικότητα αυξάνουν σημαντικά τη δυσκολία κοπής. Η διαδικασία κοπής, ειδικότερα, απαιτεί πολλή μηχανική ενέργεια, καθώς και παράγει μια μη βιώσιμη ποσότητα θερμότητας εκτός από την υπερβολική φθορά του εργαλείου. Η ικανοποίηση των προτύπων κατεργασίας τεμαχίων υψηλής ακρίβειας-προϋποθέτει εξαιρετικές απαιτήσεις διεργασίας και εργαλεία υψηλής απόδοσης-.
Τα δεδομένα δείχνουν ότι τα κράματα Invar χρησιμοποιούνται στην παραγωγή μιας σειράς προϊόντων οργάνων, ηλεκτρονικών και επικοινωνιών, όπως οπτικές συσκευές, μικροσκόπια, λυχνίες εικόνας, κλίμακες μήκους, κοιλότητες συντονισμού, κυματοδηγοί, γεννήτριες τυπικής συχνότητας, γυροσκόπια, ρολόγια, πυκνωτές, πυρήνες καλωδίων, σωλήνες ηλεκτρονίων, μεταλλικές μάσκες. Η χρήση τους επεκτείνεται στον αεροδιαστημικό τομέα, όπου χρησιμοποιούνται σε δορυφόρους, διαστημικούς απομακρυσμένους αισθητήρες και αστρονομικά τηλεσκόπια. Εκτός από τα προαναφερθέντα πεδία οργάνων, ηλεκτρονικών και επικοινωνιών, υπάρχουν κράματα Invar σε καλούπια υψηλής ακρίβειας, δεξαμενές αποθήκευσης πλοίων LNG, αγωγοί μεταφοράς LNG και υγρό υδρογόνο/υγρό οξυγόνο.
