Sopeutuminen todellakin, melkein kaikki kiinteät aineet ja nesteet laajenevat nostamalla lämpötilaa ja supistuvat alentamalla lämpötilaa, mikä tunnetaan myös lämpölaajenemisena. Lämpölaajenemisen ilmiö johtuu siitä, että materiaalin atomit muuttuvat voimakkaammiksi korkeammissa lämpötiloissa. Atomit muuttuvat voimakkaammiksi, mitä enemmän ne irtoavat toisistaan ja lisäävät siten kunkin atomin välistä tilaa ja mitä pienempi on niiden kollektiivinen tiheys, mikä lisää materiaalin kokoa. Yhdellä silmäyksellä kaikki muut materiaalit tottelevat enemmän tai vähemmän lämpömuutoksia. Mutta yksi tai kaksi poikkeuksista ovat metalli jauhetussa muodossa, joka tunnetaan nimellä Invar.
Invar-seos, jota kutsutaan myös vähän paisuvaksi metalliseokseksi tai Yin-teräkseksi, on metalliseos, joka koostuu raudasta (Fe) ja nikkelistä (Ni) ja tunnetaan myös magneettisena metalliseoksena. Sen koostumus on 36 % ja 64 % Ni:n ja Fe:n kanssa 1150 asteen s lämpötilassa pintakeskittyneessä kuutiorakenteessa. Invar-seos on rakenteellisesti erittäin tärkeä, mikä on sen suurimpiin ominaisuuksiin kuuluvia ominaisuuksia, joita ovat erittäin alhainen lämpölaajenemiskerroin, alhainen lämpölaajenemiskerroin, korkea sitkeys, suuri pinta-alan pieneneminen, sitkeys sekä kohtuullinen plastisuus.
Lämpösekoitettuna rauta ja nikkeli säilyttävät positiivisen lämpölaajenemisen yksittäin, mutta kun ne yhdistetään tietyissä sisäisissä suhteissa, ne muodostavat materiaalin, joka suurella lämpötila- ja painevälillä on lähes -nolla lämpölaajenemista. Tämä on niin kutsuttu -Invar-efekti. Invar-lejeeringit ovat hyödyllisimpiä sovelluksissa, jotka vaativat äärimmäistä tarkkuutta, esimerkiksi kellojen ja kaukoputkien valmistuksessa. Nämä sovellukset ovat suoraan seurausta Invar-efektistä. Vuonna 1896 sveitsiläinen fyysikko ja metallurgi Charles Edouard Guillaume löysi Fe-Ni-lejeeringin CTE:n laajenemisen ja päätteli, että se saavutti minimin, kun Ni-massaosuus oli noin 36 %. Myöhemmin hänelle myönnettiin vuoden 1920 fysiikan Nobelin palkinto Invar-lejeeringin löytämisestä ja tarkkuusmittausten kehittämisestä siitä, joten hänestä tuli ensimmäinen metallurgi, jolle on myönnetty Nobel-palkinto historiassa.
Invar-seoksia käytetään monilla teollisuudenaloilla, koska toisin kuin useimmat materiaalit, niillä on äärimmäinen lämpölaajeneminen. Tämä on seurausta niiden erittäin alhaisesta CTE:stä. Tämä käyttäytyminen voidaan selittää näin: lejeeringin lämpötilan noustessa magneettisessa nesteessä aiemmin läsnä ollut magnetismi katoaa vähitellen. Siten tasapaino supistumisen ja laajenemisen välillä vallitsee.
Tällä hetkellä perinteisiä Invar-seoksia valmistetaan valun, valssauksen, koneistuksen ja etsauksen muodossa. Lisäksi erikoissovelluksissa käytettävien Invar-metalliseosten tuotanto asettaa myös suuria teknisiä haasteita. Invar-lejeeringit eivät ole vain vaikeita luoda, vaan myös vaikeita käsitellä. Esimerkiksi invar-lejeeringeille ei voida tehdä minkäänlaista lämpökäsittelyä. Matala kovuus, suuri sitkeys ja plastisuus lisäävät suuresti leikkausvaikeutta. Erityisesti leikkausprosessi vaatii paljon mekaanista energiaa ja tuottaa kestämättömän määrän lämpöä työkalun liiallisen kulumisen lisäksi. Tarkkuustyöstöstandardien täyttäminen-vaatii poikkeuksellisen paljon prosessivaatimuksia ja tehokkaita{7}}työkaluja.
Tiedot osoittavat, että Invar-seoksia käytetään useiden instrumentointi-, elektroniikka- ja viestintätuotteiden, kuten optisten laitteiden, mikroskooppien, kuvaputkien, pituusasteikkojen, resonanssionteloiden, aaltoputkien, standarditaajuusgeneraattoreiden, gyroskooppien, kellojen, kondensaattoreiden, kaapelisydämien, elektroniputkien, termoparien ja metallinaamarien, valmistuksessa. Niiden käyttö ulottuu ilmailualalle, jossa niitä käytetään satelliiteissa, avaruuden kauko-antureissa ja tähtitieteellisissä teleskoopeissa. Edellä mainittujen instrumentointi-, elektroniikka- ja viestintäalojen lisäksi on Invar-lejeeringit korkean tarkkuuden muoteissa, LNG-laivojen varastosäiliöissä, LNG-kuljetusputkissa ja nestemäisen vety/nestehappi co.
