G90 vs G60 – Zusammensetzung, Wärmebehandlung, Eigenschaften und Anwendungen

Einführung

G90 und G60 werden häufig in Bauwesen, Geräten und Automobilzulieferketten erwähnt – aber sie sind nicht verschiedene metallurgische Stahlgüten, wie es A36, S275 oder 1020 sind. Stattdessen sind G90 und G60 Bezeichnungen für Verzinkung/Beschichtung, die die minimale Zinkbeschichtungsmasse kommunizieren, die auf Blech- und Bandstahl gemäß gängigen Spezifikationen (zum Beispiel ASTM A653/A924-Familie) aufgebracht wird. Ingenieure, Einkaufsleiter und Fertigungsplaner stehen häufig vor dem Auswahl-Dilemma, den Korrosionsschutz und die Lebenszyklusleistung gegen die zusätzlichen Materialkosten und die Anforderungen an die nachgelagerte Verarbeitung abzuwägen. Typische Entscheidungskontexte umfassen außenliegende, exponierte Strukturen, bei denen langfristiger Korrosionsschutz wichtig ist, im Gegensatz zu inneren oder lackierten Teilen, bei denen Kosten und Formbarkeit überwiegen können; ein weiterer häufiger Kompromiss ist, ob schwerere Beschichtungen das Formen, Schweißen oder Lackieren komplizieren.

Der wesentliche technische Unterschied zwischen G90 und G60 ist die Masse des auf die Stahloberfläche aufgebrachten Zinks: G90 hat eine erheblich dickere Zinkschicht als G60. Da die Zinkbeschichtung – nicht die chemische Zusammensetzung des Grundmaterials – diese Bezeichnungen hauptsächlich unterscheidet, werden die beiden Beschichtungen häufig verglichen, wenn es darum geht, Korrosionsschutzstufen auszuwählen, während die zugrunde liegende chemische Zusammensetzung des Substratstahls, die Festigkeit und die Reaktion auf die Wärmebehandlung gemäß der vom Käufer geforderten Grundgüte auswählbar bleiben.

1. Standards und Bezeichnungen

• Gemeinsame Standards, die G-Bezeichnungen und entsprechende metrische Bezeichnungen enthalten:
• ASTM/ASME: ASTM A653 / A924 (feuerverzinkte und galvalum-beschichtete Bleche)
• EN: EN 10346 (kontinuierlich feuerverzinkte Stähle); metrische Beschichtungsmasse wird als Z angegeben (z.B. Z275)
• JIS und andere regionale Standards verwenden ähnliche Notationen für die Beschichtungsmasse
• GB (China): GB/T-Standards für verzinkten Stahl
• Klassifizierung:
• G90/G60 sind Beschichtungsarten, die auf Kohlenstoff- und niedriglegierte Stähle angewendet werden (nicht separate Legierungsfamilien).
• Die Grundstähle, auf die G90/G60 angewendet werden, können einfacher Kohlenstoffstahl, kaltgewalzter Handelsqualität, Baustähle oder hochfeste niedriglegierte (HSLA) Substrate sein, abhängig von der Spezifikation des Käufers (z.B. kaltgewalzter Handelsqualität, strukturelle oder hochfeste Baustähle).

2. Chemische Zusammensetzung und Legierungsstrategie

Tabelle: chemische Elemente und wie sie sich auf G90/G60-Produkte beziehen

Element	Typische Relevanz für verzinktes Blech	Hinweise für G90 vs G60
C (Kohlenstoff)	Steuert Festigkeit, Formbarkeit, Schweißbarkeit des Substrats	Substrat C wird gemäß Stahlgüte spezifiziert; die Beschichtungsart schreibt C nicht vor. Niedrigerer C ist für die Formbarkeit üblich.
Mn (Mangan)	Beitrag zur Festigkeit und Härtbarkeit im Substrat	Mn-Niveau wird durch die Substratgüte gewählt; Verzinkungsklasse unabhängig.
Si (Silizium)	Beeinflusst die Verzinkungs-Zink-Eisen-Reaktion und das Erscheinungsbild der Beschichtung	Kleine Si-Zugaben oder Rest-Si können die Haftung und Morphologie der Beschichtung verändern; die Spezifikation kann bestimmte Si-Bereiche einschränken, um die Beschichtungsqualität zu kontrollieren.
P (Phosphor)	Steuert Festigkeit und Kaltbrüchigkeit	Typischerweise in kaltgeformten Substraten begrenzt; die Beschichtungsart ändert die P-Grenzen nicht.
S (Schwefel)	Beeinflusst die Bearbeitbarkeit und die Bildung von Defekten	Wird niedrig gehalten; beeinflusst die Sauberkeit der Beschichtung.
Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B	Mikrolegerungselemente in HSLA oder fortschrittlichen Güten	Diese beeinflussen die Festigkeit und Mikrostruktur des Substrats; werden unabhängig von der Beschichtungsart ausgewählt. Einige Legierungselemente können die Schweißbarkeit und die Verzinkungsreaktion lokal beeinflussen.
N (Stickstoff)	In einigen Substratspezifikationen kontrolliert	Stickstoffmanagement ist eine Substratkontrolle, kein Beschichtungsparameter.

Da G90 und G60 die Zinkmasse bezeichnen, wird die Legierungsstrategie für den zugrunde liegenden Stahl durch die strukturellen oder formbaren Anforderungen bestimmt. Wo schwere Beschichtungen erforderlich sind (G90), können auch die Steuerungen der Substratchemie verschärft werden, um die Leistung nach der Beschichtung sicherzustellen (z.B. um Beschichtungsfehler aufgrund des Si-Gehalts zu vermeiden).

3. Mikrostruktur und Reaktion auf Wärmebehandlung

• Mikrostruktur: Die intrinsische Mikrostruktur (Ferrit-Perlit, vergütetes Martensit, Bainit oder verfeinerter Ferrit in HSLA) wird durch die Stahlchemie und die thermisch-mechanische Verarbeitung des Substrats festgelegt. Der Feuerverzinkungsprozess selbst erzeugt eine metallurgische intermetallische Schicht (Fe–Zn-Phasen, oft Zeta-, Delta-, Gamma- und Eta-Schichten) zwischen der Zinkaußenschicht und dem Stahlsubstrat.
• Standardverarbeitungsrouten:
• Kaltgewalzte, geglühten und beizenden Substratstähle entwickeln typischerweise eine Ferrit-Perlit-Mikrostruktur oder vollständig rekristallisierten Ferrit in Handelsgüten.
• HSLA oder höherfeste Substrate können thermo-mechanisch verarbeitet werden, um die Korngröße zu verfeinern und stärkere Ferrit-Perlit-Matrizen oder Mikrolegerungs-Ausscheidungsstärkung zu erzeugen.
• Einfluss der Verzinkung auf die Wärmebehandlung:
• Feuerverzinkung ist eine separate thermische Exposition (typischerweise kurze Eintauchzeit und Luftkühlung) und verändert die mechanischen Eigenschaften des Grundmaterials für gängige niedrig- und mittelstarke Substrate nicht wesentlich. Für vergütete oder sehr hochfeste Güten kann die Wärmeexposition jedoch die Härtung oder Restspannung leicht verändern – Prozessparameter und Substratauswahl sollten für die Leistung nach der Beschichtung überprüft werden.
• Nachbeschichtungsoperationen (z.B. Biegen) können die Zinkschicht brechen, wenn die Beschichtung in bestimmten intermetallischen Zuständen spröde ist; die Wahl zwischen G90 und G60 kann die Empfehlungen für das Formen und die Entscheidungen zur Nachbehandlung beeinflussen.

4. Mechanische Eigenschaften

Tabelle: typische vergleichende Darstellung (Hinweis: mechanische Eigenschaften werden durch den Substratstahl bestimmt, nicht durch die Beschichtung)

Eigenschaft	G90	G60	Kommentar
Zugfestigkeit	Gleich wie Substrat	Gleich wie Substrat	Die Dicke der Zinkbeschichtung hat einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Zugfestigkeit des Grundmaterials.
Streckgrenze	Gleich wie Substrat	Gleich wie Substrat	Wird durch die Wärmebehandlung und Chemie des Substrats gesteuert.
Dehnung	Gleich wie Substrat	Gleich wie Substrat	Die Beschichtung kann die Oberflächenverformbarkeit während des Formens leicht beeinflussen.
Schlagzähigkeit	Gleich wie Substrat	Gleich wie Substrat	Die Zähigkeit des Substrats bestimmt; die Beschichtungsschicht verändert die intrinsische Zähigkeit nicht wesentlich.
Härte (Oberfläche)	Zinkschicht härter/dickere Oberfläche	Dünnere Zinkoberfläche	Die Bulk-Härte bleibt unbeeinflusst; dickere Beschichtungen können die Messung der Oberflächenhärte und das Verschleißverhalten beeinflussen.

Erklärung: Da G90 und G60 sich auf die Zinkmasse beziehen, erhöhen beide nicht inhärent die Streck- oder Zugfestigkeit des Stahls. Das dickere Zink von G90 kann marginal die durch das Formen verursachten Oberflächenrisse und die Abriebfestigkeit beeinflussen, aber die grundlegenden mechanischen Eigenschaften spiegeln die zugrunde liegende Stahlgüte und jede Wärmebehandlung wider, die auf dieses Substrat angewendet wird.

5. Schweißbarkeit

Die Schweißbarkeit wird hauptsächlich durch die Zusammensetzung des Substrats, den Kohlenstoffäquivalent und das Vorhandensein von Oberflächenbeschichtungen bestimmt. Zwei häufig verwendete empirische Indizes für die Schweißbarkeit werden zur interpretativen Verwendung präsentiert:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

und

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

• Interpretation:
• Die Zinkbeschichtung (G60 oder G90) bringt eine zusätzliche Überlegung mit sich: Das Verzinken muss von den Verbindungsbereichen entfernt oder an die Schweißtechnik angepasst werden, da Zink während des Lichtbogenschweißens verdampft, giftige Dämpfe erzeugt, Porosität fördert oder Schweißfehler verursacht, wenn es nicht richtig gehandhabt wird.
• Kohlenstoff- und Legierungssteuerungen des Substrats steuern die Härtbarkeit und die Anfälligkeit für Wasserstoffrissbildung; die CE- und Pcm-Formeln zeigen, dass höherer C, Mn, Cr, Mo, V und andere Legierungen die Härtbarkeit und das Risiko von Kaltbrüchen erhöhen.
• Praktisch: Die Schweißbarkeit von G90- und G60-Teilen ist ähnlich, wenn die Substratchemie identisch ist, aber schwerere Beschichtungen (G90) erfordern eine sorgfältigere lokale Beschichtungsentfernung, Gasabsaugung und Dampfkontrolle, um die Schweißqualität und -sicherheit zu gewährleisten.

6. Korrosion und Oberflächenschutz

• Primäre Schutzmethode: sowohl G60 als auch G90 sind feuerverzinkte Zinkbeschichtungen; Zink bietet opferanodischen Schutz (Kathodenschutz) für exponierte Stahlkanten und Kratzer.
• Vergleichende Korrosionsbeständigkeit:
• G90, mit der höheren nominalen Zinkmasse, bietet eine längere Zeit bis zur Durchbohrung bei atmosphärischer Exposition als G60 unter denselben Umweltbedingungen.
• Für lackierte Systeme können schwerere Zinkbeschichtungen (G90) die Lebensdauer von Grundierung/Lack verlängern oder dort eingesetzt werden, wo sowohl Barriere- als auch opferanodischer Schutz erforderlich sind.
• Metrische/andere Indizes:
• Für rostfreie Stähle wären Korrosionsbeständigkeitsindizes wie PREN relevant, zum Beispiel: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$ Dies ist nicht anwendbar auf G60/G90, da sie verzinkte Kohlenstoff-/niedriglegierte Stähle und keine rostfreien Zusammensetzungen sind.
• Hinweis zur Einsatzumgebung: Die Auswahl zwischen G60 und G90 sollte auf der erwarteten Umgebung basieren (ländlich, städtisch, industriell, maritim). Schwerere Beschichtungen verbessern die Lebensdauer in aggressiven Umgebungen, ersetzen jedoch nicht andere Korrosionsschutzmaßnahmen (Entwässerungsdesign, Farben, kathodische Systeme).

7. Verarbeitung, Bearbeitbarkeit und Formbarkeit

• Formen und Biegen:
• Dickere Zinkbeschichtungen (G90) können während intensiver Formvorgänge anfälliger für Risse oder Abblättern sein, was möglicherweise das bloße Stahl freilegt; geeignetes Werkzeug, Biegeradien und Schmierung helfen, dies zu mildern.
• G60 bietet eine einfachere Konsistenz der Nachbearbeitung für enge Biegungen; G90 kann eine Nachbehandlung oder Nachlackierung an Biegelinien erfordern.
• Schneiden und Stanzen:
• Dickeres Zink kann sich schneller auf Schneidwerkzeugen ansammeln und erfordert möglicherweise häufigere Werkzeugwartung. Geschnittene Kanten mit schwerem Zink können mehr Zinkansammlungen zeigen.
• Bearbeitbarkeit:
• Die Zinkbeschichtung selbst reduziert normalerweise das Verkleben, verdampft jedoch während des Schweißens. Die Bearbeitbarkeit des Grundmetalls hängt von der Legierung des Substrats ab.
• Oberflächenbehandlung:
• Das Lackieren über verzinkte Oberflächen erfordert typischerweise eine Oberflächenvorbereitung (Passivierung/Grundierung), um die Haftung sicherzustellen; dickere Zinkschichten können den Glanz und die anfänglichen Haftungseigenschaften der Farbe beeinflussen.

8. Typische Anwendungen

Tabelle: typische Anwendungen nach Beschichtungsart

G90 – Typische Anwendungen	G60 – Typische Anwendungen
Außenfassaden von Gebäuden, exponierte Dachkomponenten, Geländer, Straßenmöbel, langlebige HVAC-Gehäuse, wo erweiterter Korrosionsschutz erforderlich ist	Innere Lüftungsleitungen, innere tragende Elemente, Automobil-Innenverkleidungen, innere Komponenten von Geräten, wo moderate Korrosionsbeständigkeit ausreicht
Marine-nahe Strukturen mit zusätzlichem Anstrich	Kostensensible, massenproduzierte Paneele mit leichten Korrosionsanforderungen
Teile, die längere Wartungsintervalle erfordern (Brücken, Wegweiser)	Teile, die wahrscheinlich lackiert oder an geschützten Orten verwendet werden

Auswahlbegründung: Wählen Sie die Beschichtungsmasse basierend auf der erwarteten Lebensdauer, den Wartungsintervallen und der Expositionsklasse. Bei starker Exposition reduziert G90 die Korrosionswartung; für lackierte oder geschützte Anwendungen bietet G60 oft einen akzeptablen Schutz zu geringeren Kosten.

9. Kosten und Verfügbarkeit

• Relativer Preis: G90-Produkte sind typischerweise teurer als G60 aufgrund des höheren Zinkverbrauchs und der Verarbeitungszeit. Der Aufpreis variiert mit dem Zinkmarktpreis und der Effizienz des Beschichtungsprozesses.
• Verfügbarkeit:
• Sowohl G60 als auch G90 sind gängige kommerzielle Bezeichnungen und weit verbreitet in Coils, Blechen und geformten Produkten von großen Stahlzulieferern erhältlich.
• Die Verfügbarkeit nach Substratfestigkeit und -dicke kann variieren; die Angabe sowohl der Substratgüte als auch der Beschichtungsart in den Einkaufsunterlagen hilft sicherzustellen, dass die Lieferanten genau anbieten können (z.B. „Kaltgewalzt, Güte X, G90 feuerverzinkt gemäß ASTM A653“).
• Logistik: Die Lieferzeiten können durch die Verfügbarkeit von verzinkten Coil-Kapazitäten und die Marktnachfrage beeinflusst werden; schwerere Beschichtungen wie G90 können in eingeschränkten Einrichtungen etwas längere Lieferzeiten haben.

10. Zusammenfassung und Empfehlung

Tabelle, die die wichtigsten Kompromisse zusammenfasst

Attribut	G90	G60
Schweißbarkeit (praktisch)	Hoch (erfordert jedoch mehr Vor-Schweißentfernung/Dampfkontrolle)	Hoch (weniger Beschichtungsentfernung erforderlich)
Festigkeit–Zähigkeit (Substrat gesteuert)	Gleich wie Substrat	Gleich wie Substrat
Kosten	Höher (mehr Zink)	Niedriger (weniger Zink)

Fazit und Empfehlungen: - Wählen Sie G90, wenn: - Das Teil aggressiven Umgebungen (küstlich, industriell, Chlor-Exposition) ausgesetzt wird oder wenn eine längere wartungsfreie Lebensdauer erforderlich ist. - Die Anwendung opferanodischen Korrosionsschutz und verlängerte Wartungsintervalle über zusätzliche Materialkosten priorisiert. - Wählen Sie G60, wenn: - Die Komponente in geschützten, Innen- oder lackierten Anwendungen verwendet wird, wo moderate Korrosionsbeständigkeit ausreicht und Kosten oder Formbarkeit Priorität haben. - Nachgelagerte Formung, enge Biegungen oder Schweißen ohne umfangreiche Beschichtungsentfernung eine kritische Fertigungsbeschränkung darstellen.

Letzter Hinweis: Da G90 und G60 Beschichtungsarten sind, geben Sie immer sowohl die erforderliche Substratstahlgüte (Chemie, Festigkeit, Wärmebehandlung) als auch die Beschichtungsart in den Beschaffungsunterlagen an. Bestätigen Sie, ob die Beschichtungsmasse pro Seite oder Gesamtoberfläche für den referenzierten Standard (ASTM vs. EN metrische Notation) interpretiert wird, um Bestellfehler zu vermeiden und die erwartete Korrosionsleistung mit der gewünschten Lebensdauer des Käufers in Einklang zu bringen.