Alloy 36 (UNS K93600 / 1.3912 / Invar® 36 / FeNi 36)
Alloy 36 (Werkstoffnummer 1.3912) ist eine binäre Eisen-Nickel-Legierung mit ca. 36 % Nickel. Der Werkstoff, auch unter dem Markennamen Invar® 36 bekannt, überzeugt durch seinen extrem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der bis zu einer Temperatur von ca. 200 °C nahezu bei Null liegt. Diese als „Invar-Effekt“ bezeichnete Eigenschaft garantiert eine hervorragende Dimensionsstabilität bei thermischen Schwankungen.
Typische Anwendungsbereiche für Alloy 36 sind Präzisionsbauteile in der Luft- und Raumfahrt sowie der Einsatz als Längennormale, Präzisionspendeluhr oder Thermostat in der Messtechnik. In der Elektronikindustrie wird der Werkstoff 1.3912 zudem für die Fertigung von OLED-Bildschirmen genutzt. Da die Legierung ihre Festigkeit und Zähigkeit selbst im kryogenen Bereich bis -250 °C beibehält, wird sie darüber hinaus bevorzugt für den Bau von Flüssiggasbehältern (LNG) eingesetzt.
Chemische Zusammensetzung in Gew.-%*
Die chemische Zusammensetzung von Alloy 36 (UNS K93600 / 1.3912 / Invar® 36 / FeNi 36) ist in der folgenden Tabelle dargestellt.
| C | Mn | Si | P | S | Cr | Co | Mo | Fe | Ni | Sonstige |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,10 | 0,60 | 0,35 | 0,025 | 0,03 | 0,50 | 1,00 | 0,50 | Rest | 35,0 - 38,0 |
| C | 0,10 |
| Mn | 0,60 |
| Si | 0,35 |
| P | 0,025 |
| S | 0,03 |
| Cr | 0,50 |
| Co | 1,00 |
| Mo | 0,50 |
| Fe | Rest |
| Ni | 35,0 - 38,0 |
| Sonstige |
* so weit nicht anders angegeben handelt es um die Maximalwerte
Halbzeugformen
Der Werkstoff Alloy 36 (UNS K93600 / 1.3912 / Invar® 36 / FeNi 36) ist in den folgenden Halbzeugformen verfügbar. Weitere Sonderformen und Abmessungen sind auf Anfrage erhältlich.
| Band | kaltgewalzt, wärmebehandelt oder kaltverfestigt | Dicke: 0,05 - 3,0 mm |
| Blech | kaltgewalzt, geglüht oder warmgewalzt, geglüht, individuelle Zuschnitte sind möglich | Dicke: 0,25 - 4,76 mm (kaltgewalzt) Dicke: > 4,76 mm (warmgewalzt) Dimensionen gemäß Verfügbarkeit / Wunsch |
| Stab | gezogen, gewalzt, geschmiedet, diverse Oberflächen (gedreht, geschält, geschliffen etc.) | Durchmesser: 1,27 - 300 mm |
| Draht | gezogen, geglüht oder hart gezogen, Lieferung in Ringform oder auf Spule | Durchmesser: 0,025 - 25 mm |
| Rohr | nahtlos / geschweißt, geglüht | Abmessungen auf Anfrage |
Normen
| AMS | ASTM | sonstige | |
|---|---|---|---|
| Band | ASTM B388, ASTM F1684 | SEW 385 | |
| Blech | ASTM F1684 | SEW 385 | |
| Stab | ASTM F1684 | SEW 385 | |
| Draht | ASTM F1684 | SEW 385 | |
| Rohr | ASTM F1684 | SEW 385 |
Physikalische Eigenschaften bei 20 °C
| Spezifisches Gewicht / Dichte (ρ) | 8,05 g/cm³ | 0,291 lb/in³ |
| Schmelztemperatur | 1430 °C |
| Elastizitätsmodul (E) | 20,5 × 10³ ksi (141 GPa) |
| Schubmodul (G) | 8,3 × 10³ ksi (57 GPa) |
| Wärmeausdehnungskoeffizient (α) | 1,2 × 10⁻⁶ · K⁻¹ |
| Elektrischer Widerstand | 0,75 µΩ·m |
| Wärmeleitfähigkeit | 10,5 W/(m·K) |
| Spezifische Wärmekapazität | 515 J/(kg·K) |
| Curie-Temperatur | ca. 230 bis 280 °C |
| Betriebstemperatur | -250 °C bis ca. 200 °C |
Mechanische Eigenschaften bei 20 °C
| Zugfestigkeit (Rm) | min. 490 MPa |
| Streckgrenze (Rp0,2) | min. 290 MPa |
| Bruchdehnung (A) | min. 42 % |
Wärmebehandlung
Alloy 36 erreicht seine optimale Dimensionsstabilität durch eine gezielte dreistufige Wärmebehandlung, die den Wärmeausdehnungskoeffizienten stabilisiert. Eine präzise Temperaturführung ist dabei essenziell, um unerwünschtes Kornwachstum zu vermeiden und die Duktilität zu erhalten. Nur dieser Zyklus garantiert die langfristige Formstabilität und die volle Wirksamkeit des charakteristischen Invar-Effekts.
| Verfahren | Temperaturbereich | Ziel |
| 1. Lösungsglühen | ca. 830 °C | Homogenes Gefüge und Vorbereitung für die nachfolgende Stabilisierung. |
| 2. Stabilisierung | 300 °C bis 315 °C | Abbau innerer Spannungen zur Erhöhung der Maßhaltigkeit (Spannungsarmglühen). |
| 3. Aushärten (Alterung) | 95 °C bis 100 °C | Künstliche Alterung, um den langfristigen Drift des Ausdehnungskoeffizienten zu minimieren. |
Schweißbarkeit
Alloy 36 ist gut schweißbar im WIG-, MIG- oder Plasma-Verfahren sowie anderen gängigen Schweißverfahren. Aufgrund der Reaktivität der Legierungselemente ist eine vollständige Schutzgasabdeckung (Argon oder Helium) der Schmelze und der Wärmeeinflusszone erforderlich, um Oxidationen zu verhindern und eine hohe Verbindungsqualität zu sichern.
Kaltumformung
Die Kaltumformung von Alloy 36 (1.3912) erfolgt idealerweise im geglühten Zustand. Eine technologische Besonderheit ist, dass durch die Kaltumformung eine weitere Absenkung des Wärmeausdehnungskoeffizienten möglich ist. Bei starken Verformungen sichert gezieltes Zwischenglühen die Verarbeitbarkeit. Es wird die dreistufige Wärmebehandlung empfohlen, um maximale Dimensionsstabilität und den Invar-Effekt dauerhaft zu gewährleisten.
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