S350GD+Z vs S350GD+AZ – Zusammensetzung, Wärmebehandlung, Eigenschaften und Anwendungen

Einführung

S350GD+Z und S350GD+AZ sind zwei gängige oberflächenveredelte Varianten der EN 10346-Familie von hochfesten Baustählen. Beide basieren auf dem S350GD-Substrat — einem kaltgewalzten, hochfesten, niedriglegierten Stahl (HSLA) mit einer garantierten Mindeststreckgrenze von 350 MPa — unterscheiden sich jedoch in der Oberflächenbeschichtung und dem Verhalten im Einsatz. Ingenieure, Einkaufsleiter und Fertigungsplaner stehen oft vor einem Auswahldilemma: niedrigere Kosten und umfassenden Korrosionsschutz priorisieren oder verbesserten Hochtemperaturkorrosionswiderstand und Barriereleistung priorisieren. Die Entscheidungen hängen von der Korrosionsumgebung, den Schweiß- und Fertigungsmethoden, der Beschichtungsverträglichkeit mit Farben und den Lebenszykluskosten ab.

Der wesentliche technische Unterschied zwischen den beiden liegt im Beschichtungssystem: eine ist feuerverzinkt (opferanodische Verzinkung) und die andere verwendet eine aluminiumhaltige Legierungsbeschichtung (typischerweise Al–Si). Dieser Beschichtungsunterschied führt zu Unterschieden im Korrosionsmechanismus, der Hochtemperaturstabilität, dem Umformverhalten und manchmal der Verfügbarkeit und dem Preis — daher der häufige direkte Vergleich in Design und Beschaffung.

1. Normen und Bezeichnungen

• Relevante europäische Norm: EN 10346 — kontinuierlich feuerverzinkte Stahlflachprodukte für die Kaltumformung.
• Internationale und regionale Referenzen, die daneben verwendet werden können: ASTM/ASME (für Korrosions- und Beschichtungspraktiken), JIS (für vergleichbare beschichtete Stähle) und verschiedene nationale Beschaffungsspezifikationen.
• Materialklasse: HSLA (hochfester niedriglegierter) Baustahlsubstrat mit metallischen Oberflächenbeschichtungen (Zink oder Aluminium-Silizium).
• Bezeichnungen:
• S350GD+Z: S350GD-Substrat mit feuerverzinkter Beschichtung (verzinkt).
• S350GD+AZ: S350GD-Substrat mit einer aluminiumhaltigen Beschichtung (gewöhnlich Al–Si-Legierung, als aluminisiert oder Al–Si-beschichtet bezeichnet).

2. Chemische Zusammensetzung und Legierungsstrategie

Im Folgenden finden Sie eine qualitative Zusammensetzungstabelle für die Substratlegierung und typische Spur-Mikrolegierungselemente, die in S350GD verwendet werden. Beachten Sie, dass die Beschichtungselemente (Zn oder Al-Si) nicht Teil der Substratchemie sind, sondern als metallische Schichten aufgebracht werden.

Element	Typische Rolle im S350GD-Substrat
C (Kohlenstoff)	Niedriger Kohlenstoffgehalt zur Balance von Festigkeit und Schweißbarkeit; kontrolliert, um die Härtbarkeit zu begrenzen.
Mn (Mangan)	Hauptverstärkungselement für Streck- und Zugfestigkeit; in moderaten Mengen vorhanden.
Si (Silizium)	Rest- und Entgasungselement; begrenzt, um reduzierte Zähigkeit bei übermäßiger Menge zu vermeiden.
P (Phosphor)	Als Verunreinigung behandelt; niedrig gehalten für Zähigkeit.
S (Schwefel)	Kontrollierte Verunreinigung; niedrige Werte zur Verbesserung der Umformbarkeit und Schweißqualität.
Cr, Ni, Mo	Nicht typische Hauptlegierungszusätze in S350GD; können fehlen oder nur als Verunreinigung/Spur vorhanden sein.
V, Nb, Ti	Mikrolegierungselemente, die manchmal verwendet werden, um eine feinkörnige Verstärkung durch Ausfällung und Kornkontrolle zu erreichen.
B	Selten für diese Sorte; kein definierendes Element.
N (Stickstoff)	Während der Verarbeitung kontrolliert; kann Ausfällung und Festigkeit beeinflussen.

Wie Legierung die Eigenschaften beeinflusst: - Kohlenstoff und Mangan bieten die Basisfestigkeit. Ein niedriger Kohlenstoffgehalt verbessert die Schweißbarkeit. - Mikrolegierungselemente (Nb, V, Ti), wenn vorhanden, bieten Verstärkung durch Kornverfeinerung und Ausfällung, verbessern die Streckgrenze ohne große Kohlenstofferhöhungen. - Die Beschichtungszusammensetzungen (Zink oder Aluminium-Silizium) sind separate metallische Schichten, die Korrosionsschutz bieten und die mechanischen Eigenschaften des Substrats nicht erheblich verändern, obwohl sie das Oberflächenverhalten während der Umformung, des Schweißens und der Lackierung beeinflussen.

3. Mikrostruktur und Reaktion auf Wärmebehandlung

S350GD wird durch kontrollierte Walz- und Glühprozesse hergestellt, um eine feinkörnige ferritisch-perlitische oder Ferrit mit bainitischen Inseln Mikrostruktur zu erzielen, abhängig von der Verarbeitung. Typische Verarbeitungswege sind kontinuierliches Glühen und thermomechanische Steuerungsverarbeitung, um die Zielstreckgrenze und Zähigkeit zu erreichen.

• S350GD+Z und S350GD+AZ-Substrate teilen sich die gleiche Bulk-Mikrostruktur, da die Beschichtung nach dem Kaltwalzen/Glühen und vor oder nach dem Temperwalzen je nach Walzwerkpraxis aufgebracht wird.
• Normalisieren: wird die Korngröße verfeinern und kann die Streck-/Zugfestigkeit je nach Abkühlgeschwindigkeit erhöhen; normalerweise nicht auf beschichteten kaltgewalzten Blechen angewendet.
• Härten & Anlassen: nicht anwendbar auf kommerziell gelieferten S350GD-Blechen — die Sorte wird in einem thermomechanisch bearbeiteten/glühten Zustand bereitgestellt, anstatt gehärtet und angelassen zu werden.
• Thermomechanisches Walzen: wird von Walzwerken verwendet, um Festigkeit und Zähigkeit im Substrat ohne starke Abhängigkeit von Kohlenstoff zu steuern. Dies ergibt eine gute Kombination aus Festigkeit und Duktilität.

Auswirkung der Beschichtungsanwendung: - Feuerverzinkungsbäder (Zink oder Aluminium-Silizium) führen zu thermischer Exposition; die Substratmikrostruktur ist für S350GD stabil, aber die intermetallische Schicht zwischen Beschichtung und Substrat kann sich für Zn- und Al–Si-Systeme unterschiedlich bilden und die Oberflächenhärte und Duktilität lokal beeinflussen.

4. Mechanische Eigenschaften

Die folgende Tabelle fasst typische mechanische Eigenschaften zusammen. Numerische Bereiche für Zugfestigkeit und Dehnung sind indikativ; die endgültigen Werte hängen vom Lieferanten, der Dicke und dem Temper ab.

Eigenschaft	S350GD+Z	S350GD+AZ
Streckgrenze (min)	350 MPa (Sortenbezeichnung)	350 MPa (Sortenbezeichnung)
Zugfestigkeit (typisch)	Gewöhnlich in einem moderaten Bereich über der Streckgrenze; lieferantenspezifisch (siehe Walzdatenblatt)	Ähnlich wie +Z; Substrat bestimmt die Bulk-Zugfestigkeit
Dehnung (A%)	Ausreichende Duktilität für die Kaltumformung; hängt von der Dicke und der Walzglühpraxis ab	Vergleichbar mit +Z für das Substrat; Beschichtung kann die Initiierung von Oberflächenrissen beeinflussen
Schlagzähigkeit	Gut bei Raumtemperatur; Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen gemäß Walzzertifizierung	Ähnliche Bulk-Zähigkeit; Oberflächeneffekte können das Kerbverhalten leicht verändern
Härte	Substrathärte wird durch die Verarbeitung bestimmt; Beschichtung verändert die Oberflächenhärte leicht (Zn weicher, Al–Si oft härter)	Siehe Spalte links — Al–Si-Beschichtungen führen typischerweise zu einem härteren Oberflächenfilm als Zn

Welches ist stärker/zäher/duktiler und warum: - Festigkeit und Zähigkeit werden hauptsächlich durch das Substrat (S350GD) bestimmt: Beide Beschichtungen ändern die Bulk-mechanischen Eigenschaften nicht signifikant. - Oberflächenbeschichtungen können die scheinbare Zähigkeit in dünnen Querschnitten oder an der unmittelbaren Oberfläche aufgrund spröder intermetallischer Schichten beeinflussen (mehr ein Anliegen bei einigen aluminisierten Beschichtungen). - Die Duktilität für die Umformung ist im Substrat effektiv gleich, aber die praktische Umformbarkeit des beschichteten Blechs hängt von der Duktilität und Haftung der Beschichtung ab.

5. Schweißbarkeit

Die Schweißbarkeit des S350GD-Substrats ist aufgrund des niedrigen Kohlenstoffgehalts und der kontrollierten Legierung im Allgemeinen gut, was es für gängige Fügeverfahren (GMAW/MIG, SMAW, Laser-Schweißen, Widerstandsschweißen) geeignet macht, wenn die besten Praktiken befolgt werden.

Nützliche Formeln für den Kohlenstoffäquivalent und die Rissneigung (qualitativ interpretieren): - Kohlenstoffäquivalent des Internationalen Schweißinstituts: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Internationale europäische Pcm-Formel: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretation: - Niedrige $CE_{IIW}$- und $P_{cm}$-Werte weisen auf eine geringere Kalt-Rissanfälligkeit und eine einfachere Schweißbarkeit hin. S350GD ist so konstruiert, dass Kohlenstoff und aggressive Legierung niedrig gehalten werden, was günstige Indizes ergibt. - Beschichtungsüberlegungen: - S350GD+Z (Zn): Zink erzeugt Zinkdampf und -rauch während des Lichtbogenschweißens; Schweißnähte müssen vorbereitet werden, indem die Beschichtung im Verbindungsbereich entfernt wird, um Porosität, Rauchgefahren und Sprödigkeit des Schweißmetalls zu vermeiden. - S350GD+AZ (Al–Si): Aluminiumreiche Beschichtungen können refraktäre Oxide und hochschmelzende intermetallische Verbindungen im Schweißbereich bilden; die Entfernung der Beschichtung vor dem Schweißen wird empfohlen, und die Schweißparameter müssen möglicherweise angepasst werden, um Schweißfehler zu vermeiden. - Vorwärmen/Nachbehandlung: normalerweise nicht erforderlich für dünne S350GD-Substrate, aber folgen Sie den Anweisungen des Lieferanten für dickere Abschnitte und beschichtete Oberflächen, um thermische Zyklen und Wasserstoffrisiken zu steuern.

6. Korrosion und Oberflächenschutz

• S350GD+Z (feuerverzinkt): Bietet opferanodischen Schutz. Zink korrodiert bevorzugt und schützt den Stahl, selbst wenn die Beschichtung angekratzt ist. Gute allgemeine atmosphärische Korrosionsbeständigkeit und hervorragender galvanischer Schutz, wenn Stahl mit anderen Metallen in Kontakt kommt.
• S350GD+AZ (Aluminium-Silizium): Al–Si-Beschichtungen wirken mehr als Barriere und bilden ein stabiles Aluminiumoxid, das hochtemperaturbeständig ist und in einigen Hochtemperatur- und zyklischen Oxidationsumgebungen eine überlegene Leistung bietet. Die Al-reiche Beschichtung ist weniger opferanodisch und mehr barriereorientiert.

Wann Indizes vom Typ Edelstahl gelten: - PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) ist für diese nicht rostfreien Substrate nicht anwendbar, aber zur Referenz: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ - Verwenden Sie PREN nur für rostfreie Legierungen; für beschichtete Kohlenstoffstähle bewerten Sie den Korrosionsmechanismus der Beschichtung (opferanodisch vs. Barriere), die Beschichtungsdicke und die Umweltexposition.

Beschichtung und Veredelung: - Beide Beschichtungen akzeptieren Farben, aber die Oberflächenvorbehandlung kann unterschiedlich sein. Verzinkte Oberflächen benötigen Chromat- oder Phosphat-Umwandlungsschichten für optimale Haftung; aluminisierte Oberflächen benötigen möglicherweise unterschiedliche Grundierungen für die Verträglichkeit. Konsultieren Sie Beschichtungs- und Farblieferanten für Systemgenehmigungen.

7. Verarbeitung, Bearbeitbarkeit und Umformbarkeit

• Schneiden: Laser-, Plasma- und Scherschneiden werden häufig für beide Beschichtungen verwendet. Die Schneidparameter und die Schlackequalität variieren je nach Beschichtungsart; Al–Si-Beschichtungen können mehr refraktäre Schlacke erzeugen.
• Biegen/Umformen: Die Umformbarkeit des Substrats ist ähnlich, aber das Beschichtungsverhalten unterscheidet sich:
• Zn-Beschichtungen sind relativ duktil und können engere Biegeradien tolerieren; jedoch kann die Zinkschicht reißen oder abblättern, wenn sie nicht richtig gewalzt und geglüht wird.
• Al–Si-Beschichtungen sind härter und spröder — können bei engen Biegungen oder starken Stanzvorgängen reißen und können weiße Oxidation an gerissenen Stellen zeigen.
• Bearbeitbarkeit: Bohren und Gewindeschneiden erzeugen unterschiedliche Späne und Werkzeugverschleißmerkmale, abhängig davon, ob Zn oder Al–Si vorhanden ist; Al–Si kann abrasiver für Werkzeuge sein.
• Oberflächenfinish und Kantenzustand: Nach der Beschichtung beschnittene Kanten können freiliegenden Stahl zeigen; Nachbearbeitungsschutz und Nachlackierung sind üblich.

8. Typische Anwendungen

Anwendungsbereich	S350GD+Z (verzinkt)	S350GD+AZ (aluminisiert / Al–Si)
Gebäudehülle (Fassade, Verkleidung)	Weit verbreitet für allgemeinen Korrosionsschutz und kosteneffektiven Schutz	Verwendet, wo höhere Temperatur oder langfristige Barriereleistung erforderlich ist
Dach- und Regenwasserprodukte	Gewöhnliche Wahl für atmosphärische Exposition	Ausgewählt für Umgebungen mit höherem thermischen Zyklus oder spezifischen ästhetischen Anforderungen
Automotive Strukturplatten	Verwendet für Korrosionsschutz bei Karosserien, wo Lackierung folgt	Ausgewählt für hitzeexponierte Komponenten oder wo galvanische Verträglichkeit mit anderen Metallen ein Anliegen ist
HVAC, Kanalsysteme	Gewöhnlich spezifiziert	Verwendet, wo höher temperaturbeständige aluminisierte Eigenschaften vorteilhaft sind
Industrielle Ausrüstung (niedrig-mittlere Temperatur)	Standardwahl	Ausgewählt, wenn Oxidationsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen erforderlich ist
Architektonische exponierte Elemente	Kostengünstige Option mit opferanodischem Schutz	Verwendet für langlebigere, höherpreisige architektonische Anwendungen, wo eine Al-Oberflächenveredelung gewünscht ist

Auswahlbegründung: - Wählen Sie S350GD+Z für umfassenden atmosphärischen Korrosionsschutz zu niedrigeren Kosten und wo opferanodischer Schutz vorteilhaft ist. - Wählen Sie S350GD+AZ, wo Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen, Oxidationsbeständigkeit oder spezifisches Barriereverhalten erforderlich ist und wo die leicht höheren Kosten gerechtfertigt sind.

9. Kosten und Verfügbarkeit

• S350GD+Z (Zink): Im Allgemeinen breiter verfügbar und kostengünstig aufgrund der ausgereiften Verzinkungsinfrastruktur und der hohen Nachfrage. Bietet eine Reihe von Beschichtungsdicken, um den Anforderungen an die Lebensdauer gerecht zu werden.
• S350GD+AZ (Aluminium-Silizium): Weniger verbreitet; die Verfügbarkeit kann begrenzter sein und die Kosten etwas höher aufgrund spezialisierter Beschichtungsbäder und niedrigerer Produktionsvolumina. Die Lieferzeiten können je nach Markt und Walzwerkfähigkeit länger sein.
• Produktformen: Beide Sorten werden in Coils und Blechen geliefert. Individuelle Beschichtungsdicken, Temper (Oberflächenfinish und Lackierbarkeit) und Nachbeschichtungsbehandlungen können die Lieferzeit und die Kosten beeinflussen.

10. Zusammenfassung und Empfehlung

Parameter	S350GD+Z	S350GD+AZ
Schweißbarkeit (praktisch)	Gute Substratschweißbarkeit; Zn muss an Schweißnähten entfernt werden, um Dämpfe/Poorosität zu kontrollieren	Gute Substratschweißbarkeit; Al–Si-Entfernung empfohlen und Schweißparameter angepasst
Festigkeit–Zähigkeit	Substratbestimmt; ähnlich für beide	Substratbestimmt; ähnlich für beide
Kosten	Niedriger / weit verbreitet	Höher / spezialisierter

Schlussfolgerungen: - Wählen Sie S350GD+Z, wenn Sie kosteneffektiven, allgemeinen atmosphärischen Korrosionsschutz mit opferanodischem Verhalten, einfacher Lackierbarkeit und breiter Verfügbarkeit benötigen. Es ist typischerweise die Standardwahl für Bau, Dach und viele allgemeine industrielle Anwendungen. - Wählen Sie S350GD+AZ, wenn die Anwendung erhöhte Temperaturen, oxidative Umgebungen oder eine Barrierebeschichtung mit besserer Hochtemperaturstabilität und einem besonderen Erscheinungsbild erfordert; erwarten Sie höhere Kosten und berücksichtigen Sie die Auswirkungen auf Umformung/Schweißen in der Beschaffungs- und Fertigungsplanung.

Abschließende Empfehlung: Basieren Sie die Entscheidung hauptsächlich auf der Einsatzumgebung und den Fertigungsbeschränkungen. Für standardisierte strukturelle und äußere Anwendungen bietet S350GD+Z in der Regel die beste Balance zwischen Kosten, Schutz und einfacher Verarbeitung. Für spezialisierte thermische oder chemische Umgebungen, in denen die Barriere- und Hochtemperaturbeständigkeit der Aluminium-Silizium-Beschichtung einen messbaren Lebenszykluswert hinzufügt, ist S350GD+AZ die bessere technische Wahl.