Prilagodba, doista, gotovo sve čvrste tvari i tekućine šire se povećanjem temperature i skupljaju snižavanjem temperature, što je također poznato kao toplinsko širenje. Do fenomena toplinskog širenja dolazi jer atomi materijala postaju snažniji na višim temperaturama. Atomi postaju snažniji što se više odvajaju jedan od drugoga i time povećavaju prostor između svakog atoma, a što je manja njihova zajednička gustoća, povećavajući veličinu materijala. Na prvi pogled, svi ostali materijali više ili manje podliježu toplinskim promjenama. Ali jedna ili dvije iznimke su metali u obliku praha poznati 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 magnetska metalna legura. Ima sastav od 36% i 64% s Ni i Fe, redom, na temperaturi od 1150 stupnjeva s u kubičnoj-centriranoj strukturi. Invar legura je vrlo važna strukturno, što su njene najveće osobine, koje uključuju izuzetno nizak koeficijent toplinskog rastezanja, malo toplinsko rastezanje, veliku žilavost, veliko smanjenje površine, duktilnost, kao i razumnu plastičnost.
Kada se termički pomiješaju, željezo i nikal pojedinačno zadržavaju pozitivna toplinska širenja, ali kada se kombiniraju u specifičnim unutarnjim omjerima, tvore materijal koji, u velikom rasponu temperature i tlaka, pokazuje toplinsko širenje gotovo -nula. Ovo je tako-invar efekt. Invar legure su najkorisnije u primjenama koje zahtijevaju izuzetnu preciznost, na primjer, proizvodnja satova i teleskopa. Ove su primjene izravan rezultat Invar efekta. Godine 1896. švicarski fizičar i metalurg Charles Edouard Guillaume otkrio je širenje KTŠ legure Fe-Ni i zaključio da je doseglo minimum kada je maseni udio Ni bio oko 36%. Naknadno mu je dodijeljena Nobelova nagrada za fiziku 1920. za otkriće invarske legure i razvoj preciznih mjerenja iz nje, čime je postao prvi metalurg koji je dobio Nobelovu nagradu u povijesti.
Invar legure se primjenjuju u mnogim industrijama jer, za razliku od većine materijala, imaju ekstremno toplinsko rastezanje. To je rezultat njihovog iznimno niskog CTE-a. Ovo se ponašanje može objasniti na sljedeći način: kako temperatura legure u magnetskoj tekućini raste, magnetizam koji je prethodno bio prisutan postupno nestaje. Dakle, dominira ravnoteža između kontrakcije i ekspanzije.
Trenutno se tradicionalne Invar legure proizvode u obliku lijevanja, valjanja, strojne obrade i jetkanja. Osim toga, proizvodnja invarskih legura, koje se koriste u specijaliziranim primjenama, također predstavlja skup visokih tehničkih izazova. Legure invara nije samo teško izraditi, već ih je teško i obraditi. Invar legure, na primjer, ne mogu biti podvrgnute nikakvom obliku toplinske obrade. Niska tvrdoća, velika žilavost i plastičnost uvelike povećavaju poteškoće pri rezanju. Proces rezanja posebno zahtijeva puno mehaničke energije i stvara neodrživu količinu topline uz prekomjerno trošenje alata. Ispunjavanje standarda strojne obrade visoko-preciznih obradaka zahtijeva izvanrednu količinu procesa i alate visokih-učinkovitosti.
Podaci pokazuju da se invarske legure koriste u proizvodnji niza instrumenata, elektronike i komunikacijskih proizvoda poput optičkih uređaja, mikroskopa, slikovnih cijevi, ljestvica dužine, rezonantnih šupljina, valovoda, standardnih frekvencijskih generatora, žiroskopa, satova, kondenzatora, kabelskih jezgri, elektronskih cijevi, termoparova i metalnih maski. Njihova se upotreba proteže i na zrakoplovni sektor, gdje se koriste u satelitima, svemirskim daljinskim senzorima i astronomskim teleskopima. Osim gore navedenih područja instrumentacije, elektronike i komunikacija, tu su invar legure u kalupima visoke preciznosti, LNG brodski spremnici, LNG transportni cjevovodi i tekući vodik/tekući kisik.
