殷瓦钢发现

1、殷瓦钢——殷瓦合金（镍铁合金）

殷瓦合金（invar，也称为殷钢），是一种镍铁合金，其成分为镍36%，铁63.8%，碳0.2%，它的热膨胀系数极低，能在很宽的温度范围内保持固定长度。艾林瓦合金（elinvar），是一种镍铁铬合金，成分为镍33%～35%，铁53%～61%，铬4%～5%，钨1%～3%，锰0.5%～2%，硅0.5%～2%，碳0.5%～2%，它在相当宽的温度范围内热弹性系数实际上是零（即杨氏模量不变），热膨胀系数也很低。它是1896年法国物理学家C.E.Guialme发现的一种奇妙的合金，这种合金在磁性温度即居里点附近热膨胀系数显著减少，出现所谓反常热膨胀现象，从而可以在室温附近很宽的温度范围内，或很小的甚至接近零的膨胀系数，呈面心立方结构，其牌号为4J36，它的中文名字叫殷钢，英文名字叫因瓦合金( invar) ，意思是体积不变。

殷瓦钢的特殊性质决定了它是船舶工业中制造大型LNG船舶必不可少的材料，用于防止船体结构在超低温环境下冷裂。而且殷瓦钢极为娇贵，0.7mm厚的殷瓦钢，空手摸一下，24小时就会锈穿，所以在焊接过程中必须极为小心！所以在殷瓦钢的焊接过程中，需要焊工中最高级别，即G级的高级焊工在佩戴专用羊皮吸汗手套在极其艰苦的环境下进行。

2、玛钢——可锻铸铁

玛钢是可锻铸铁的俗称，生产过程是：首先浇注成白口铸铁件，然后经可锻化退火（可锻化退火使渗碳体分解为团絮状石墨）而获得可锻铸铁件。可锻铸铁主要的化学成分是：碳2.2%～2.8%，硅1.0%～1.8%，锰0.3%～0.8%，硫S≤0.2%，磷≤0.1%。

3、炮弹钢——制造炮弹用钢

制造炮弹用钢。炮弹种类很多，主要用于杀伤敌人的有生力量，破坏作战坦克等。因此，炮弹用钢要求强度高、硬度高，在爆炸载荷作用下，破片率高。由于炮弹是消耗品，用量大，成本要低。一般使用中碳钢或中碳合金结构钢，如50Mn、58SiMn和60MnMo钢等。

4、考登钢——耐候钢（低合金高强耐大气腐蚀结构钢）

考登钢是COR-TEN钢的英译名，也可写作Corten钢，而COR-TEN则是"corrosion resistance"和"tensile strength"两个词的缩写。

分两大类：Corten A、CortenB，是美国Cu-P系列钢的代表钢种，属于低合金高强耐大气腐蚀结构钢，国内叫做耐候钢。国内对钢种简称ND钢，对应的国家标准是GB/T4171-2008耐候结构钢；对应的日本标准是JISG3125-2004，其中包括SPA-H和SPA-C两个牌号。

耐候钢是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢系列，由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素而成，具有优质钢的强韧、塑延、成型、焊割、磨蚀、高温、抗疲劳等特性；耐候性为普碳钢的2~8倍，涂装性为普碳钢的1.5~10倍。同时，它具有耐锈，使构件抗腐蚀延寿、减薄降耗，省工节能等特点。耐候钢主要用于铁道、车辆、桥梁、塔架等长期暴露在大气中使用的钢结构。用于制造集装箱、铁道车辆、石油井架、海港建筑、采油平台及化工石油设备中含硫化氢腐蚀介质的容器等结构件。

5、马口铁——电镀锡薄钢板

马口铁又名镀锡铁，是电镀锡薄钢板的俗称，英文缩写为SPTE，是指两面镀有商业纯锡的冷轧低碳薄钢板或钢带。锡主要起防止腐蚀与生锈的作用。它将钢的强度和成型性与锡的耐蚀性、锡焊性和美观的外表结合于一种材料之中，具有耐腐蚀、无毒、强度高、延展性好的特性。

马口铁是表面镀有一层锡的铁皮，它不易生锈，又叫镀锡铁。这种镀层钢板在中国很长时间称为“马口铁”，有人认为由于当时制造罐头用的镀锡薄板是从澳门（英文名Macao可读作马口）进口的，所以叫“马口铁”。

6、白口铁——碳以渗碳体形态存在的铸铁

碳以渗碳体形态存在的铸铁，其断面为灰白色。是一种良好抗磨材料，在磨料磨损条件下工作。白口铸铁包括普通白口铸铁、低合金白口铸铁、中合金白口铸铁，高合金白口铸铁。中国有国家标准(G.B8263—87)。

普通白口铸铁中国早在春秋时代就制成了抗磨性良好的白口铸铁，用作一些抗磨零件。这种铸铁具有高碳低硅的特点，有较高的硬度，但很脆，适用于制造冲击载荷小的零件，一般用在犁铧、磨片、导板等方面。生产中常采用热处理的方法来改善其性能，扩大它的应用范围。碳对于普通白口铸铁的耐磨性能起最重要的作用，含碳量愈高，则形成的渗碳体愈多，构成大量的莱氏体，因而硬度愈高，耐磨性也就愈好。但含碳量高，韧性则下降。应根据零件的具体工作条件，来选择渗碳体的数量和分布。通常普通白口铸铁的硬度与含碳量成直线关系，即HS=16.7C+13(HS—肖氏硬度；C—含碳量百分比)。

7、灰口铁——碳以片状的石墨形态存在的铸铁

碳在这种铁的合金里是以片状的石墨形态存在。质较软，可进行切削加工。热时容易流动，铸造性能好。较耐磨。强度及延展性差。由于石墨质软并有润滑作用，因而这种生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能等优点。但是，由于有片状石墨的存在，降低了它的抗拉强度，使它不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造机床床座、铁管等。见水易生锈。铸造易产生气孔。

含碳量较高（2.7%～4.0%），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（1145～1250℃），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。

8、大马士革钢——制作刀剑的顶级用钢

大马士革钢——Damascus steel 。在古代，叙利亚地区的大马士革古城处于东西方文明的交点，是各路商旅必经之处。他们将出产于印度的乌兹钢（wootz也译作伍兹钢）贩卖到大马士革。这些乌兹钢在大马士革被炼制成武器，而且性能非常优越，这些武器或原料传入欧洲，被称作大马士革钢。后来由于炼制印度乌兹钢的矿石在十七世纪末被开采殆尽，所以早期的大马士革钢便消失了。在此之后有许多传说，已经不可考证。

9、镔铁——制作刀剑的顶级用钢

古代的一种钢，把表面磨光再用腐蚀剂处理，可见花纹，又称“宾铁”。明代曹昭的《格古要论》卷六说，镔铁有旋螺花、芝麻雪花；常用的腐蚀剂为金丝矾，又名黄矾（硫酸铁）。镔铁原产波斯（今伊朗）、罽宾（今克什米尔）、印度等地，约在南北朝时传入中国。此后中国也掌握了制炼镔铁的技术。元朝工部设镔铁局，明代新疆、山西都产镔铁。古代中近东、南亚有花纹的钢器分为两大类：一种以印度乌茨（Wootz）钢为原料制成；一种以高碳钢和熟铁叠打而成。唐慧林《一切经音义》卷55所说镔铁“以诸铁和合”，当指后者。镔铁主要用来制作刀剑，镔铁剑极其锋利，有“吹毛透风”之誉。

10、玄铁——制作神兵利器的珍稀材料

玄铁是金庸笔下制作神兵利器的珍稀材料，推测玄铁重剑应该为高锰钢。小说中描写玄铁的作用曾写道，凡铁中掺上一两八钱，立成利器。这种描述是正确的。重剑锋，大巧不工。这种描述也是正确的。前者说了锰的脱硫作用。

中国的铁矿石普遍品位较低，含硫量高，打造出来的兵器中含硫量偏高自然容易发脆，冶铁炼钢掺入一定的锰钢后会降低硫的含量，自然就增加了兵器的强度。至于重剑无锋，大巧不工，则是因为高猛钢开不了锋。

优质的高猛钢表面由于奥氏体的作用形成了一层硬壳，受到挤压研磨的时候具有自硬性，强度极高，非常耐用磨。对付金龙鞭的时候，被钻石划过也留不下细纹。正是对这一特性的形像描绘。当然钻石的摩尔硬度是10，划痕是肯定有的，只是不明显，我们肉眼是无法看得见的。所以高锰钢通常是一次成型，难以二次加工，想要开锋就是更是难上加难了。至今钢厂的老人们嘴里还流传着一句话……碳钢打刀，锰钢铸斧。用锰钢做的斧子，坚固耐用，经爱强烈的打击也不会出现碎裂，再说斧头对锋利的程度也要求不高。所以锰钢是最好的选择。

11、瓦雷利亚钢——用来制作无与伦比性能的兵器

瓦雷利亚钢（Vlyrian steel）是美国作家乔治·R·R·马丁著名的史诗奇幻小说系列《冰与火之歌》中由瓦雷利亚人发明的一种玄秘合金，能被用来制作无与伦比性能的兵器。传说在制造过程中混入了咒语和魔法，用龙焰协助锻造，使其轻便、坚韧并且从不生锈、卷刃或折断。

瓦雷利亚钢是由瓦雷利亚自由堡的龙焰中炼造，比寻常的钢铁质地更加轻盈坚韧。而瓦雷利亚末日浩劫之后，瓦雷利亚钢的炼制技术已经失传，世间无人能够炼造新钢，但是技艺高超的工匠仍然可以尝试将现有的钢料熔化进行兵器的重铸。

瓦雷利亚钢制作的兵刃要比城堡铸造最好的精钢武器还要质轻坚硬，也更加锋利。瓦雷利亚钢的材质表面显现水波状的纹路，就如同现实世界中的大马士革钢。因为冶炼技术已经失传，现存的瓦雷利亚钢就变得极为珍贵和罕见，大部分瓦雷利亚钢剑在维斯特洛都保存在那些古老的贵族家族手中，每一把都有自己的名字和故事。

有一些读者错误认为瓦雷利亚钢如此稀有，是因为锻造时需要龙骨作为材料，而且书中曾指出龙骨含铁量丰富，加强了这种错误认知。然而作者已明确地指出，瓦雷利亚钢的打造过程并不需要使用龙骨。

小贴士：北京创氪材料科技有限公司，由中国国际科技促进会相关成员发起，会同北京科技大学科研团队相关成员成立的高新科技企业。以推动我国耐候钢及其防腐蚀的研发和升级为宗旨。公司品牌为北科耐候（网址:http://www.naihougang.cn）。北科耐候团队的科研人员35%以上拥有博士以上学历，并在此领域有10年以上的相关研究经历，目前拥有两项国家发明专利。“创氪”作为国内最专业的“耐候钢一站式服务”机构，致力于耐候钢钢结构设计、咨询、钢材选择和采购、加工、表面锈蚀处理等专家级服务。

殷瓦钢

简介

殷瓦合金（invar，也称为殷钢），是一种镍铁合金，其成分为镍36%，铁63.8%，碳0.2%，它的热膨胀系数极低，能在很宽的温度范围内保持固定长度。艾林瓦合金（elinvar），是一种镍铁铬合金，成分为镍33%～35%，铁53%～61%，铬4%～5%，钨1%～3%，锰0.5%～2%，硅0.5%～2%，碳0.5%～2%，它在相当宽的温度范围内热弹性系数实际上是零（即杨氏模量不变），热膨胀系数也很低。它是1896年法国物理学家C.E.Guialme发现的一种奇妙的合金，这种合金在磁性温度即居里点附近热膨胀系数显著减少，出现所谓反常热膨胀现象，从而可以在室温附近很宽的温度范围内，或很小的甚至接近零的膨胀系数，呈面心立方结构，其牌号为4J36，它的中文名字叫殷钢，英文名字叫因瓦合金( invar) ，意思是体积不变。

一般来说，绝大多数金属和合金都是在受热时体积膨胀，冷却时体积收缩，它们的热膨胀系数呈线性增大，但是元素周期表中的铁、镍、钴等过渡族元素组成的某些合金，由于它们的铁磁性，在一定的温度范围内，热膨胀不符合正常的膨胀规律，具有因瓦效应的反常热膨胀，也就是说它的机理与化学成分及磁性有关。

特性

因瓦合金的主要特性为：膨胀系数小，强度、硬度不高，导热系数低，塑性、韧性高等；主要应用于显示器用荫罩，热双金属低膨胀层，电子元器件封接材料，精密仪器、仪表零部件，LNG（液化天然气）运输船，特殊传输电缆，提高离子激光器稳定性等等.殷瓦钢的特殊性质决定了它是船舶工业中制造大型LNG船舶必不可少的材料，用于防止船体结构在超低温环境下冷裂。而且殷瓦钢极为娇贵，0.7mm厚的殷瓦钢，空手摸一下，24小时就会锈穿，所以在焊接过程中必须极为小心！所以在殷瓦钢的焊接过程中，需要焊工中最高级别，即G级的高级焊工在佩戴专用羊皮吸汗手套在极其艰苦的环境下进行。

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一，概述

殷瓦钢（invar），又叫殷钢、殷瓦合金、因瓦钢、不变钢、不膨胀钢等；它是镍铁合金，即：Ni36%、Fe3.8%、C0.2%；其主要特性为：膨胀系系数极小；强度、硬度不高；导热系数低；塑性韧性高；极好的耐超低温材料；适用温度一般－250℃~＋200℃；该材料极易生锈。主要用于：显示器荫罩；热双金属低膨胀层；电子元器件封接材料；精密仪器、仪表零部件；特殊传输电缆；提高离子激光器稳定性等。目前主要焊接方法是钨极惰性气体保护焊，有手工焊和自动焊（TIG/MIG）。

二，焊前准备

1，焊件、焊材大多有保护膜或密封包装，施焊前材料处于退火状态，干净、无油污、刮痧痕、记号漆等。

2，焊接工作量大、焊道有规则大多采用自动焊机；反之，采用手工焊。对TIG焊机作必要的检查：①触电保护装置是否正常动作；②焊机指示灯是否正常，接地是否良好，冷却水管是否漏水；③焊枪、电缆保护气管等是否破损；④钨针磨制是否符合要求等。

3，焊接工艺方案的指导思想为：低热量输入，小规范；层间温度应低于120℃。

4，无需焊前预热，焊后热处理。

5，焊材通常采用M93；若焊缝性能设计为与母材相同，则需采用与母材相同材质的焊材或将母材切成细条状用作焊丝。其他替代焊材：Nicrofer S 7020 W.－Nr. 2.4806 SG-NiCr20Nb AWs A 5.14 ERNiCr-3；W. -Nr. 2.4648 EL-NiCr19Nb AWS A 5.14 ERNiFe-3。

6，施焊环境要求必须配备有除湿功能的空调，保证施焊处的干燥度保持在60%以上，以防殷瓦钢生锈

三，施焊操作

1，在焊接操作时，要吸水性好的羊皮手套、合挌变光面罩、防尘口罩、皮头软锤、软毛刷、焊丝袋等劳保用具及必要工具。

2，在焊接过程中，洁净是关键，在焊件上不能有一滴汗珠或一亇手印，这要求焊工不仅手上要准，更要心里稳，焊工的任何情绪波动，都亚接影响焊接质量。钨针应保存在专用工盒中，避免山皮肤直接接触。

3，根据段瓦钢的厚度大小来选择合适的焊丝直径，相应选择焊接电流等工艺参数。M93焊丝ø2.4~ø3.2mmTIG焊接标准参数是电流70~80A，电压15~20V。对于不同板厚（mm）的焊接参数（电流 A）如下：1.0与0.7点焊50连焊24；1.0与1.5点焊50连焊28；1.5与1.0点焊70连焊38；1.5与1.5点焊70连焊48；1.5与3.0点焊100连焊65；3.0与3.0点焊110连焊95。

4，操作手法要领：①钨针要露出焊枪端部约5mm，钨针与母材或焊接方向成75°，对横向保持90°。②施焊时，送丝速度和焊接速度要协调一致，钨针尖端在惰性气体的吹力作用下，保持距离0.5~1mm，摆动幅度为焊丝直径的3倍左右，两端停顿成弧线摆动，要求节奏均匀。③时常清理枪头飞溅附着物，并更换备用钨针、喷嘴或保护嘴等。④仰焊时，焊丝与焊接前进方向成45°，对母材的垂直方向上成90°，钨针在焊接方向及对母材的垂直方向上都成90°；要时刻注意熔池大小，以防熔滴掉落烫伤。⑤收尾及继接，当一道焊缝要收尾时，将熔池填饱满，电弧向上收起，并松开焊枪开关；当沿着前道焊缝续焊时，电弧应该在前道焊缝最后一亇熔池稍作停留1~3s到该熔池显大小一样的鳞纹，然后实施续焊。

5，一般小于1mm的殷瓦钢簿板广泛用于LNG运输船（使用温度-163℃）等建造领域，焊接时一般采用钨极惰性气体保护焊；由于板材薄，母材及焊材的清洁特别严格。焊接难度很大，一旦一个点出现质量问题，将导致相邻的一大片段瓦钢的更换并重新焊接；一个地方漏点的返修工时超过1000h；如果有一个针眼缺陷未排除可能引起爆炸而使整船报废！为提高质量目前母材焊材焊机均采用进口的。焊接LNG船必须经GTT培训并取得合挌证后方可上岗，且每月还得复审。

6，对于较厚的殷瓦钢，上海宝钢厂已开始生产殷瓦钢，在许多领域将被采用，可采用熔化极气体保护焊，电流不宜过大，小摆动焊接，走月牙型焊道。

四，焊后检验

1，通常首先进行目视检查，及时发现比较明显缺陷及时处理。

2，一般需100%进行着色检验。

3，必要时进行其检验。

本文由“威尔鼎王”编揖。