Invar – Tabela de Materiais – Aplicações – Preço

Sobre Invar

Invar é uma liga de níquel e ferro. Esta liga também é conhecida genericamente como FeNi36 (64FeNi nos EUA). Invar é notável por seu coeficiente de expansão térmica excepcionalmente baixo (CTE ou α). O nome Invar vem da palavra invariável, referindo-se à sua relativa falta de expansão ou contração com mudanças de temperatura. O Invar tem um coeficiente de expansão térmica próximo de zero, tornando-o útil na construção de instrumentos de precisão cujas dimensões precisam permanecer constantes apesar da variação de temperatura. A descoberta da liga foi feita em 1896 pelo físico suíço Charles Édouard Guillaume pelo qual recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1920.

Resumo

Nome	Invar
Fase em STP	sólido
Densidade	8100 kg/m3
Resistência à tração	445 MPa
Força de rendimento	280 MPa
Módulo de elasticidade de Young	135 GPa
Dureza Brinell	200 BNH
Ponto de fusão	1687 °C
Condutividade térmica	12 W/mK
Capacidade de calor	505 J/gK
Preço	29 $/kg

Composição de Invar

Invar, liga de ferro que se expande muito pouco quando aquecida; contém 64 por cento de ferro e 36 por cento de níquel. 

Aplicações de Invar

O Invar foi usado anteriormente para padrões absolutos de medição de comprimento e agora é usado para fitas de levantamento e em relógios e vários outros dispositivos sensíveis à temperatura. O Invar é usado onde é necessária alta estabilidade dimensional, como instrumentos de precisão, relógios, medidores de fluência sísmica, molduras de máscara de sombra de televisão, válvulas em motores e grandes moldes de aeroestrutura. 

Propriedades Mecânicas de Invar

Força de Invar

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, a fim de que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original.

A resistência de um material é a sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica. Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa. No caso de tensão de tração de uma barra uniforme (curva tensão-deformação), a lei de Hooke descreve o comportamento de uma barra na região elástica. O módulo de elasticidade de Young é o módulo de elasticidade para tensões de tração e compressão no regime de elasticidade linear de uma deformação uniaxial e geralmente é avaliado por ensaios de tração.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final de Invar

A resistência à tração final do Invar é de 445 MPa.

Força de Cedência de Invar

O limite de escoamento do Invar é de 280 MPa.

Módulo de Elasticidade de Invar

O módulo de elasticidade de Young de Invar é 135 GPa.

Dureza de Invar

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

O número de dureza Brinell (HB) é a carga dividida pela área da superfície da indentação. O diâmetro da impressão é medido com um microscópio com uma escala sobreposta. O número de dureza Brinell é calculado a partir da equação:

A dureza Brinell do Invar é de aproximadamente 200 BHN (convertido).

Veja também: Dureza dos Materiais

Propriedades Térmicas de Invar

Invar – Ponto de Fusão

O ponto de fusão do Invar é 1687 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão. Em geral, a fusão é uma mudança de fase de uma substância da fase sólida para a líquida. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual essa mudança de fase ocorre. O ponto de fusão também define uma condição na qual o sólido e o líquido podem existir em equilíbrio. Para vários compostos químicos e ligas, é difícil definir o ponto de fusão, pois geralmente são uma mistura de vários elementos químicos.

Invar – Condutividade Térmica

A condutividade térmica de Invar é 12 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

A condutividade térmica da maioria dos líquidos e sólidos varia com a temperatura. Para vapores, também depende da pressão. No geral:

A maioria dos materiais são quase homogêneos, portanto, geralmente podemos escrever k = k(T). Definições semelhantes estão associadas a condutividades térmicas nas direções y e z (ky, kz), mas para um material isotrópico a condutividade térmica é independente da direção de transferência, kx = ky = kz = k.

Invar – Calor Específico

O calor específico de Invar é 505 J/g K.

Calor específico, ou capacidade calorífica específica, é uma propriedade relacionada à energia interna que é muito importante na termodinâmica. As propriedades intensivas c_v e c_p são definidas para substâncias compressíveis puras simples como derivadas parciais da energia interna u(T, v) e entalpia h(T, p), respectivamente: 

onde os subscritos v e p denotam as variáveis ​​mantidas fixas durante a diferenciação. As propriedades c_v e c_p são chamadas de calores específicos (ou capacidades de calor) porque, sob certas condições especiais, elas relacionam a mudança de temperatura de um sistema à quantidade de energia adicionada pela transferência de calor. Suas unidades no SI são J/kg K ou J/mol K.

Propriedades e preços de outros materiais

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