Prilagodba, zaista, gotovo sve čvrste tvari i tekućine šire se povećanjem temperature i skupljaju se snižavanjem temperature, što je također poznato kao toplinsko širenje. Fenomen toplinskog širenja nastaje zato što atomi materijala postaju snažniji na višim temperaturama. Atomi postaju snažniji, što se više odvajaju jedan od drugog i tako povećavaju prostor između svakog atoma, a što je manja njihova kolektivna gustina, povećavajući veličinu materijala. Na prvi pogled, svi ostali materijali manje-više podležu termalnim promjenama. Ali jedan ili dva izuzetka su metal u praškastom obliku poznatom kao Invar.
Invar legura, također poznata kao legura niske ekspanzije ili Yin čelik, je legura koja se sastoji od željeza (Fe) i nikla (Ni), a poznata je i kao legura magnetnog metala. Ima sastav od 36% i 64% sa Ni i Fe, respektivno, na temperaturi od 1150 stepeni s u kubičnoj strukturi{4}}centriranoj na lice. Legura invara je vrlo važna strukturno, što je njena najveća svojstva, koja uključuju izuzetno nizak koeficijent toplinskog širenja, nisko toplinsko širenje, veliku žilavost, veliko smanjenje površine, duktilnost, kao i razumnu plastičnost.
Kada se termički pomiješaju, željezo i nikl pojedinačno zadržavaju pozitivna toplinska ekspanzija, ali kada se kombiniraju u određenim unutrašnjim omjerima, oni formiraju materijal koji, u velikom rasponu temperature i pritiska, pokazuje toplotnu ekspanziju blizu -nulte. Ovo je tako-zvani Invar efekat. Invar legure su najkorisnije u aplikacijama koje zahtijevaju ekstremnu preciznost, na primjer, proizvodnja satova i teleskopa. Ove primjene su direktan rezultat Invar efekta. Godine 1896., švicarski fizičar i metalurg Charles Edouard Guillaume otkrio je ekspanziju CTE legure Fe-Ni i zaključio da je dostigla minimum kada je maseni udio Ni iznosio oko 36%. Kasnije je dobio Nobelovu nagradu za fiziku 1920. za otkriće legure invara i razvoj preciznih mjerenja iz nje, čime je postao prvi metalurg koji je dobio Nobelovu nagradu u historiji.
Invar legure se primjenjuju u brojnim industrijama jer, za razliku od većine materijala, imaju ekstremno toplinsko širenje. To je rezultat njihovog izuzetno niskog CTE-a. Ovo ponašanje se može objasniti ovako: kako temperatura legure u magnetskoj tekućini raste, magnetizam koji je ranije bio prisutan postepeno nestaje. Dakle, ravnoteža između kontrakcije i ekspanzije dominira.
Trenutno se tradicionalne legure Invara proizvode u obliku livenja, valjanja, mašinske obrade i jetkanja. Osim toga, proizvodnja Invar legura, koje se koriste u specijaliziranim aplikacijama, također predstavlja niz visokih tehničkih izazova. Legure invara nisu samo teške za izradu, već i za obradu. Invar legure, na primjer, ne mogu se podvrgnuti bilo kakvom obliku toplinske obrade. Mala tvrdoća, velika žilavost i plastičnost uvelike povećavaju poteškoće rezanja. Proces rezanja, posebno, zahtijeva mnogo mehaničke energije, kao i stvara neodrživu količinu topline pored prekomjernog trošenja alata. Ispunjavanje standarda obrade visoko{6}}preciznih radnih komada zahtijeva izuzetne zahtjeve procesa i alate-visokih performansi.
Podaci pokazuju da se Invar legure koriste u proizvodnji niza instrumenata, elektronike i komunikacijskih proizvoda kao što su optički uređaji, mikroskopi, slikovne cijevi, skale dužine, rezonantne šupljine, valovodi, generatori standardne frekvencije, žiroskopi, satovi, kondenzatori, jezgra kablova, elektronske cijevi, termoparovi i termoparovi. Njihova upotreba se proteže i na sektor vazduhoplovstva, gde se koriste u satelitima, svemirskim daljinskim senzorima i astronomskim teleskopima. Osim gore navedenih područja instrumentacije, elektronike i komunikacija, tu su invar legure u visoko preciznim kalupima, rezervoarima za skladištenje LNG brodova, transportnim cjevovodima LNG-a i tečni vodonik/tečni kisik.
