Invar 36 против Kovar и Super Invar: какой сплав для вашей детали

Автор Invar Machining editorial team· Обновлено 26 сентября 2026 г.

Invar 36 против Kovar это, по сути, один вопрос: нужно ли детали расширяться как можно меньше или расширяться с той же скоростью, что и кусок стекла. Invar 36 и Super Invar решают первую задачу, с типовым CTE при комнатной температуре 1.2-1.6 и 0.3-0.6 ppm/°C. Kovar решает вторую, при 5.0-5.5 ppm/°C, подобранном под боросиликатное стекло и алюмооксидную керамику. Их объединяют в одну группу, потому что все они железо-никелевые или железо-никель-кобальтовые сплавы с необычным тепловым поведением, но они не взаимозаменяемы. Правильный выбор начинается с понимания, какая задача перед вами стоит.

Короткий ответ

• Invar 36: для размерной стабильности около комнатной температуры: крепления, стенды, оснастка, метрологические рамы.
• Kovar: для согласования со стеклом и алюмооксидной керамикой в электронных и вакуумных спаях, а не для минимизации расширения само по себе.
• Super Invar: когда Invar 36 всё же смещается слишком сильно в узком рабочем диапазоне, а дополнительная стоимость и срок оправданы.
• Alloy 42: где нужно расширение, похожее на Kovar, но без кобальта, в основном рамки корпусов и тонкие сечения.

Полное сравнение

Все значения это типовые справочные величины около комнатной температуры. Сертификат завода подтверждает химический состав, но не измеренный CTE для вашей конкретной партии, и это различие рассмотрено в статье про сертификацию материала Invar (на английском). Справочник по спецификациям Invar приводит обозначения полностью.

Свойство	Invar 36	Super Invar	Kovar	Alloy 42
Номинальный состав	36 % Ni, остальное Fe	32 % Ni, 5 % Co, остальное Fe	29 % Ni, 17 % Co, остальное Fe	42 % Ni, остальное Fe
Типовой CTE, ppm/°C	1.2-1.6	0.3-0.6	5.0-5.5	4.0-6.0
Диапазон действия этого CTE	Примерно 20-100 °C, выше растёт мягко	Примерно 20-90 °C, выше растёт резко	Примерно 30-200 °C, согласован с боросиликатным стеклом	Диапазон схож с Kovar
Плотность, г/см3	8.05	Около 8.1	8.36	8.12
Точка Кюри	Около 230 °C	Ниже, чем у Invar 36, данные завода определяющие	Около 435 °C	Данные завода определяющие
Типовое применение	Оптические крепления, метрологические рамы, оснастка для композитов	Космическая оптика, лазерные конструкции	Стеклянно-металлические спаи, герметичные корпуса	Рамки корпусов, биметаллы, тонкие спаи
Особенность обработки	Вязкий, наклёпывается, черновая обработка затем снятие напряжений затем финиш	Как Invar 36, меньше запасов на складе	Как Invar 36, отжиг и очистка перед герметизацией	Часто тонкий, закрепление определяет плоскостность
Действующая спецификация	ASTM F1684, UNS K93600	Состав, нет единой общей ссылки	ASTM F15, UNS K94610	ASTM F30, UNS K94100

Точка Кюри важна, потому что низкое расширение связано с магнитным состоянием сплава. По мере приближения детали к точке Кюри CTE поднимается к значению обычной стали, поэтому Invar 36 сохраняет своё значение около комнатной температуры и теряет его в горячем процессе. Полная кривая рассмотрена в статье о CTE Invar 36 в зависимости от температуры (на английском).

Таблица решений по применению

Типовая начальная точка. Окончательный ответ определяют рабочий диапазон температуры и допуск, а также предложение конкретного цеха.

Применение	Первый выбор	Почему	На что обратить внимание
Оптическое крепление или стенд, лаборатория или прибор	Invar 36	Наименьшее расширение при разумной цене, самый широкий выбор запасов	Пропуск снятия напряжений обесценивает выбор материала
Телескоп или космическая оптика с чётко заданным диапазоном	Super Invar	Снижает остаточный рост вдвое или больше по сравнению с Invar 36	Диапазон узкий; выше примерно 90 °C преимущество исчезает
Стеклянно-металлический спай, ввод, герметичный корпус	Kovar	Совпадает с боросиликатным стеклом и алюмооксидной керамикой в диапазоне герметизации	Не сплав для стабильности, не используйте его для креплений
Оснастка для укладки композитов, циклы в автоклаве	Invar 36	Держит форму через циклы отверждения, обрабатывается из большой плиты	Срок поставки толстой плиты, стабилизация после черновой обработки
Полупроводниковый стол или метрологическая рама	Invar 36	Стабилен при 20-25 °C с жёсткими допусками	Контроль при 20 °C, финиш в чистом помещении
Рамка корпуса, тонкая штампованная или травленая деталь	Alloy 42	Расширение как у Kovar, без кобальта, доступна тонкая полоса	Плоскостность задаёт закрепление, а не резец
Криогенная конструкция ниже примерно 100 K	Invar 36, проверить данные	CTE падает дальше с температурой	Подтверждать измеренными данными, а не значениями при комнатной температуре

Четыре сплава по порядку

Invar 36: где применяется и как обрабатывается

Invar 36 это стандартный выбор всегда, когда деталь должна сохранять размер и форму при изменении температуры помещения, автоклава или орбиты. Оптические крепления, оснастка для укладки композитов, метрологические рамы и стенды приборов опираются на него, потому что ничто другое в этой группе не приближается к нулевому смещению на градус при разумной цене. Он обрабатывается как вязкий, наклёпывающийся материал, похожий на аустенитную нержавеющую сталь, что рассмотрено в статье параметры обработки Invar 36, а прецизионная деталь из него проходит последовательность черновая обработка, снятие напряжений, финиш, описанную в статье снятие напряжений при обработке Invar и на странице обработка Invar 36.

Kovar: почему это не сплав для стабильности

Kovar существует для решения другой задачи: соединения металла со стеклом или керамикой без растрескивания шва при изменении температуры. У стекла и алюмооксидной керамики свой коэффициент расширения, и металлическая деталь, герметизированная с ними, должна расширяться и сжиматься почти с той же скоростью в рабочем диапазоне, иначе несовпадение будет нагружать спай при каждом цикле. Состав Kovar подобран так, чтобы совпадать с боросиликатным стеклом и керамикой с содержанием алюмооксида 94-96 %, поэтому он используется в герметичных электронных корпусах, вводах и корпусах датчиков, а не в оптических стендах.

Детали, предназначенные для стеклянного или керамического спая, обычно отжигают и тщательно очищают перед герметизацией, поскольку поверхностные оксиды и загрязнения влияют на смачивание и качество соединения не меньше, чем объёмные свойства сплава. Это отдельная от последовательности снятия напряжений для Invar 36 задача процесса, и цех, регулярно герметизирующий Kovar, будет иметь собственную практику очистки и отжига для него, что рассмотрено в статье про стеклянно-металлические спаи Kovar (на английском) и на странице обработка Kovar.

Super Invar: меньше расширения, уже диапазон

Super Invar меняет более сложный состав, железо, никель и кобальт вместо просто железа и никеля, на более низкий коэффициент расширения, чем достигает Invar 36. Компромисс в том, что Super Invar удерживает наименьшее расширение в более узком диапазоне температуры, примерно 20-90 °C, и его CTE резко растёт выше этого предела. Он также реже встречается на складе, чем Invar 36, что влияет на срок поставки и цену, что рассмотрено со стороны закупок в статье о выборе запасов Invar (на английском).

Super Invar оправдывает свою цену в космической оптике и прецизионных лазерных конструкциях, где рабочий диапазон температуры хорошо изучен и укладывается в диапазон сплава, что рассмотрено в статье про Invar для оптических стендов и телескопических конструкций (на английском). За пределами этого диапазона Invar 36 может работать сопоставимо за меньшие деньги, поэтому стоит проверить ваш реальный диапазон температуры до того, как указывать этот сплав. Страница обработка Super Invar и статья о том, когда Invar 36 недостаточен (на английском), разбирают это решение подробнее.

Alloy 42 кратко

Alloy 42, около 42 % никеля по ASTM F30, находится в диапазоне расширения, похожем на Kovar, но без кобальта, и применяется в рамках корпусов, спаях и биметаллических деталях, где согласование со стеклом Kovar не является определяющим фактором. Обычно поставляется как тонкая полоса или лист, а не толстый пруток, поэтому большинство деталей из Alloy 42 штампуют, травят или вырезают проволокой до какой-либо фрезерной обработки, а в тонких сечениях достижимую плоскостность задаёт закрепление, а не процесс резания. См. статью про обработку Alloy 42 для рамок корпусов (на английском).

Что меняется на станке между сплавами

Резание

Все четыре сплава это гранецентрированные кубические железо-никелевые материалы, режущиеся как аустенитная нержавеющая сталь: вязко, склонно к наклёпу под трущейся кромкой и жёстко к стойкости инструмента при слишком лёгкой подаче. Типовые скорости фрезерования карбидом 30-60 м/мин, положительный передний угол и обильное охлаждение применимы ко всей группе. Kovar и Super Invar, с кобальтом в составе, обычно немного жёстче для инструмента, поэтому цеха часто начинают с нижней границы диапазона.

Термообработка

Здесь настоящая разница. Прецизионная деталь из Invar 36 или Super Invar проходит черновую обработку, снятие напряжений, финиш и, на самых жёстких деталях, стабилизацию при низкой температуре в течение дня-двух. Деталь из Kovar для спая отжигается и очищается до состояния поверхности, нужного процессу герметизации, а снятие напряжений, важное для крепления, здесь второстепенно. Alloy 42 в тонком сечении обычно отжигается как полоса до попадания в цех.

Очистка и обращение

Все они ферромагнитны при комнатной температуре, поэтому мелкая стружка липнет к детали и приспособлению. Kovar для герметизации нуждается в поверхности без оксидов и жира, поэтому финальная очистка это отдельный этап процесса. Invar 36 для оптики требует контроля частиц больше, чем химической чистоты. Укажите в запросе, что вам нужно.

Пример расчёта: гипотетическая проставка 200 мм при перепаде 10 °C

Возьмём гипотетическую проставку длиной 200 мм в приборе, который видит перепад 10 °C между калибровкой и эксплуатацией, с допуском по длине ±0.005 мм. Расширение равно длине, умноженной на CTE и на изменение температуры. Значения типовые и иллюстративные.

Сплав	Типовой CTE, ppm/°C	Расширение на 10 °C, мм	В пределах ±0.005 мм?
Super Invar	0.45	0.0009	Да, с запасом
Invar 36	1.4	0.0028	Да
Alloy 42	5.0	0.010	Нет
Kovar	5.2	0.010	Нет
Нержавеющая сталь 304	16.5	0.033	Нет

Invar 36 удерживает допуск с запасом примерно в половину бюджета, что обычно достаточно после снятия напряжений и измерения при 20 °C. Super Invar даёт ещё 0.002 мм запаса, и стоит ли это более долгого срока поставки, зависит от остального бюджета: закрепления, погрешности измерения и стабильности окружающих деталей. Kovar и Alloy 42 не подходят для этой задачи, и это главное: они кандидаты для стеклянного окна на другом конце прибора, а не для проставки. Та же арифметика на полном стенде разобрана в статье про пример расчёта оптического стенда Invar (на английском).

Различия по цене и срокам

Стоимость материала примерно следует за содержанием никеля и кобальта и распространённостью размера заготовки на складе. Invar 36 наиболее широко представлен в стандартных размерах прутка и плиты. Kovar на втором месте благодаря объёмам в электронной упаковке, а Super Invar наименее распространён, часто с более долгими сроками поставки для нестандартных размеров. Alloy 42 распространён как полоса и редок как пруток. Ни одна из этих разниц не огромна на небольшой детали, но они накапливаются на крупных конструкциях или программах, нуждающихся в нестандартной толщине. Этот момент рассмотрен в статье почему детали из Invar 36 стоят дороже.

Как указать каждый сплав на чертеже и в запросе

Указывайте сплав и его действующую спецификацию, а не полагайтесь на одно слово “Invar”: Invar 36 по ASTM F1684 с UNS K93600, Kovar по ASTM F15 с UNS K94610, Alloy 42 по ASTM F30 с UNS K94100 и Super Invar по номинальному составу и нужному диапазону CTE. Если вы не уверены, какой сплав требует ваш допуск, укажите функцию, рабочий диапазон температуры и герметизируется ли деталь со стеклом или керамикой, что рассмотрено в статье что указать в запросе на Invar. Это даст вам полезную рекомендацию быстрее, чем угадывание обозначения самостоятельно. Отправьте чертёж через форму запроса, и мы подберём цеха с опытом именно в том сплаве, который нужен вашей детали.

Часто задаваемые вопросы

Источники

• ASTM F1684, Standard Specification for Iron-Nickel and Iron-Nickel-Cobalt Alloys for Low Thermal Expansion Applications
• Wikipedia, Kovar
• Wikipedia, Invar

Значения в статье это типовые справочные величины для планирования. Ориентируйтесь на сертификат завода для вашей партии материала и на коммерческое предложение цеха для конкретной геометрии детали.

Читать дальше

• Обработка Invar: что нужно знать покупателю перед отправкой чертежа · Материалы
• Как найти цех, который действительно обрабатывал Invar · Выбор поставщика
• Почему детали из Invar 36 стоят дороже и как цеха формируют цену · Стоимость
• Скорости, подачи и стойкость инструмента при обработке Invar 36 · Процесс

Все статьи