SGCC vs SGCD1 – Zusammensetzung, Wärmebehandlung, Eigenschaften und Anwendungen
Bagikan
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Einleitung
SGCC und SGCD1 sind zwei häufig spezifizierte galvanisierte Stahlblechgüten, die in der Automobil-, Haushaltsgeräte-, Bau- und allgemeinen Fertigungsindustrie weit verbreitet sind. Ingenieure und Einkäufer berücksichtigen bei der Auswahl oft den Korrosionsschutz und die Kosten im Vergleich zur Umformbarkeit und Festigkeit im Einsatz. Typische Anwendungsfälle sind z.B.: die Wahl eines kostengünstigeren, universellen galvanisierten Blechs für nicht-kritische Bauteile (SGCC) gegenüber der Auswahl eines tiefziehfähigen, beschichteten Blechs für komplexe Umform- und Stretchvorgänge (SGCD1).
Der wesentliche praktische Unterschied zwischen SGCC und SGCD1 liegt in ihrer Chemie und dem Verarbeitungsziel: SGCD1 ist für eine verbesserte Kaltumformbarkeit ausgelegt (niedrigerer effektiver Kohlenstoffgehalt und engere Kontrolle von Verunreinigungen/Mikrolegierung), während SGCC ein allgemein kommerziell genutztes, galvanisiertes Produkt mit Zusammensetzung und Eigenschaften für eine breite, wirtschaftliche Verwendung ist. Da beide galvanisierte Produkte für ähnliche Anwendungen gedacht sind, fokussieren direkte Vergleiche häufig auf zusammensetzungsbedingte Unterschiede in Umformbarkeit, Härtbarkeit, Schweißbarkeit und finalen mechanischen Eigenschaften.
1. Normen und Bezeichnungen
- JIS (Japan): SGCC, SGCD1 sind JIS-Bezeichnungen für feuerverzinktes Stahlblech und -band. Sie sind in JIS G3302 (feuerverzinktes Stahlblech und -band) sowie verwandten JIS-Normen für kaltgewalzten Grundwerkstoff (z.B. JIS G3141 für kaltgewalzten Kohlenstoffstahl) festgelegt.
- EN (Europa): Entsprechende Kategorien sind DX51D / DX53D / DX54D für feuerverzinktes Stahlblech (EN 10346 / EN 10142 / EN 10152 Familien); die genaue Entsprechung hängt von mechanischen und Oberflächenanforderungen ab, nicht von identischer Nomenklatur.
- ASTM/ASME: ASTM verwendet keine Bezeichnungen SGCC/SGCD; vergleichbare Werkstoffe sind Kaltwalzbleche in kommerzieller und tiefziehfähiger Qualität, die anschließend nach ASTM A653 (Zinkbeschichtetes (galvanisiertes) Stahlblech) oder A527 galvanisiert werden.
- GB (China): GB/T-Normen verwenden andere Gütekennzeichnungen (z.B. erscheint SGCC auch in einigen ins Chinesische übersetzten Normen). Lokale Normäquivalente sind zu prüfen.
Klassifikation: Sowohl SGCC als auch SGCD1 sind Kohlenstoffstähle (niedriglegierte Stähle), keine Edelstahl-, Legierungs- oder HSLA-Stähle. SGCD1 ist ein tiefziehfähiger, niedriglegierter galvanisierter Stahl mit verbesserter Umformbarkeit; SGCC ist ein wirtschaftlicher, allgemein eingesetzter galvanisierter Stahl.
2. Chemische Zusammensetzung und Legierungsstrategie
Die folgende Tabelle zeigt typisierte Zusammensetzungsbereiche (Gew.-%). Diese stellen typische Bereiche für JIS-ähnliche kommerzielle und tiefziehfähige Grade dar – tatsächliche Werkspezifikationen und Grenzwerte sind anhand der Werkszeugnisse zu überprüfen.
| Element | SGCC (typischer Bereich, Gew.-%) | SGCD1 (typischer Bereich, Gew.-%) |
|---|---|---|
| C | 0,02 – 0,12 | 0,02 – 0,10 (niedriger für bessere Umformbarkeit) |
| Mn | 0,10 – 0,60 | 0,10 – 0,60 |
| Si | 0,02 – 0,30 | ≤ 0,10 (niedrig gehalten für Oberfläche und Umformbarkeit) |
| P | ≤ 0,05 (kontrolliert) | ≤ 0,03 – 0,05 (engere Kontrolle wünschenswert) |
| S | ≤ 0,05 (reduziert) | ≤ 0,02 – 0,03 (niedriger bevorzugt) |
| Cr | Typischerweise < 0,10 | Typischerweise < 0,05 |
| Ni | Typischerweise < 0,10 | Typischerweise < 0,05 |
| Mo | Typischerweise < 0,05 | Typischerweise < 0,03 |
| V, Nb, Ti | Abwesend oder Spuren | Üblicherweise abwesend; Mikrolegierungen selten |
| B | Spurenspur falls vorhanden | Spurenspur falls vorhanden |
| N | Spuren | Spuren |
Wirkung der Legierungselemente auf die Eigenschaften: - Kohlenstoff: Hauptbestimmender Faktor für Festigkeit und Härtbarkeit. Niedriger Kohlenstoff verbessert Duktilität und Umformbarkeit (Vorteil SGCD1). Höherer Kohlenstoff erhöht die Festigkeit, verringert aber die Tiefziehfähigkeit. - Mangan und Silizium: Zugesetzt zur Festigkeitssteigerung und Entoxidationskontrolle. Zu viel Si/Mn kann die Haftung der Beschichtung und Umformbarkeit beeinträchtigen; SGCD1 spezifiziert oftmals niedrigeren Si-Gehalt. - Phosphor/Schwefel: Verunreinigungen, die Korngrenzenversprödung und reduzierte Duktilität verursachen können; bei tiefziehfähigen Sorten werden engere Grenzwerte eingehalten bzw. Zusatzbehandlungen zur Kontrolle angewandt. - Mikrolegierungselemente (V, Nb, Ti): Werden bei diesen kommerziellen galvanisierten Sorten generell nicht verwendet, da sie Festigkeit und Härtbarkeit erhöhen würden, jedoch die Tiefziehfähigkeit verschlechtern können.
3. Mikrostruktur und Reaktion auf Wärmebehandlung
Typische Mikrostrukturen: - Sowohl SGCC als auch SGCD1 sind im ausgelieferten, kaltgewalzten und geglühten Zustand überwiegend ferritisch mit einem feinkörnigen Ferrit-Matrixgefüge und geringen Mengen Perlit oder interstitiellen Phasenbändern, abhängig von der Verarbeitung. - SGCD1 wird so geglüht, dass Bänder minimiert werden, eine gleichmäßige Mikrostruktur und feine Kornstruktur gefördert werden, um die Umformbarkeit zu maximieren.
Reaktion auf Wärmebehandlungen: - Diese sind niedriglegierte Kohlenstoffstähle, nicht für Abschrecken und Anlassen (Vergüten) ausgelegt. Typische Verfahrensabläufe sind Kaltwalzen gefolgt von kontinuierlichem oder Chargen-Glühen (Rekristallisationsglühen). - Normalglühen oder Vergüten sind unüblich für diese Sorten; thermische Behandlung verändert Festigkeit und Duktilität nur moderat. Thermo-mechanische Verarbeitung im Walzwerk (kontrolliertes Walzen gefolgt von Glühen) kann Kornfeinung und Optimierung des Festigkeits-Duktilitäts-Verhältnisses bewirken. - SGCD1 profitiert von kontrollierten Glühzyklen (z.B. Spannungsausgleich und Rekristallisationsglühen) für exzellente Oberflächenqualität und gleichmäßiges Streckbiegeverhalten.
4. Mechanische Eigenschaften
Die folgende Tabelle fasst typische mechanische Eigenschaften für kommerziell gelieferte galvanisierte SGCC- und SGCD1-Bleche zusammen. Die Werte sind stark abhängig von Dicke, Kaltwalzgrad und Glühverfahren; sie sind indikativ.
| Eigenschaft | SGCC (typisch) | SGCD1 (typisch) |
|---|---|---|
| Zugfestigkeit (MPa) | ~270 – 410 | ~260 – 410 (ähnliche obere Grenze) |
| Streckgrenze (0,2 % Dehnung, MPa) | ~205 – 350 | ~170 – 300 (niedrigere Streckgrenze für Tiefziehen) |
| Bruchdehnung (%) | ~20 – 40 | ~28 – 45 (höhere Duktilität für Tiefziehen) |
| Kerbschlagzähigkeit | Allzweck; moderat | Vergleichbar oder leicht verbessert durch feines Glühen |
| Härte (HB oder HV) | Niedrig bis moderat | Typischerweise niedriger oder ähnlich, für Umformung optimiert |
Interpretation: - SGCD1 ist darauf ausgelegt, die effektive Streckgrenze zu senken und die Dehnung zu erhöhen, um Tiefziehen und Streckbiegen ohne Rissbildung zu ermöglichen; die Zugfestigkeit kann je nach Zustand ähnlich zu SGCC sein. - SGCC ist eine kostengünstige Allgemeingüte mit breiter und weniger eng kontrollierter mechanischer Eigenschaftsspanne – geeignet, wenn keine extrem hohe Umformbarkeit notwendig ist.
5. Schweißbarkeit
Die Schweißbarkeit von galvanisierten, niedriglegierten Kohlenstoffstählen ist im Allgemeinen gut, jedoch beeinflussen Beschichtung und Zusammensetzung die Schweißpraxis.
Wichtige Faktoren: - Kohlenstoffgehalt und Härtbarkeit beeinflussen die Neigung zu Kalt Rissen – niedriger Kohlenstoff und geringe effektive Härtbarkeit verbessern die Schweißbarkeit und verringern Vorwärmeanforderungen. - Restbeschichtung (Zink) erzeugt Schweißrauch und kann zu spröden intermetallischen Phasen an der Schweißnahtkante führen, wenn nicht entsprechend gehandhabt; geeignete Schweißverfahren (Beschichtungsentfernung an den Schweißstellen, richtige Belüftung, passende Zusatzwerkstoffe) sind erforderlich.
Nützliche Kohlenstoffäquivalenzformeln zur Beurteilung der Rissanfälligkeit: - IIW-Kohlenstoffäquivalent: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - International Pcm: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Qualitative Interpretation (ohne numerische Berechnung): - Beide Güten weisen generell geringe $CE_{IIW}$- und $P_{cm}$-Werte auf, da sie niedriglegierte, kohlenstoffarme Stähle sind und somit gut mit gängigen Schweißverfahren zu verschweißen sind. - SGCD1 mit seiner strengeren Kontrolle von Kohlenstoff, Si und P/S bietet tendenziell eine leicht bessere Kalt Rissbeständigkeit bei spannungsbehafteten Schweißverbindungen als SGCC. - Die Verzinkung erfordert eine sorgfältige Oberflächenvorbereitung: Zink muss im Schweißbereich entfernt oder Prozesskontrollen eingesetzt werden, um Zinkdampf und Porosität zu minimieren.
6. Korrosionsschutz und Oberflächenbehandlung
- Weder SGCC noch SGCD1 sind Edelstahl; beide verlassen sich auf die Zinkbeschichtung (Feuerverzinkung) für den Korrosionsschutz. Die Beschichtung bietet kathodischen Schutz und eine Barriere gegen Umwelteinflüsse.
- Typische Oberflächenschutz- und Veredelungsoptionen:
- Feuerverzinken (wie der Name schon sagt) bietet einen robusten Schutz gegen atmosphärische Korrosion.
7. Fertigung, Zerspanbarkeit und Umformbarkeit
- Umformbarkeit: SGCD1 ist für Tiefziehen und komplexe Umformungen ausgelegt – höhere Gesamtdehnung, niedrigere Streckgrenze und optimierte Oberflächenoxide unterstützen längere Auszüge und Streckkanten. SGCC eignet sich gut für Biegen und leichte Umformungen, ist aber nicht für starke Tiefziehanwendungen optimiert.
- Schneiden und Scheren: Beide Güten verhalten sich beim Stanzen, Scheren und Laserschneiden ähnlich. Die Zinkbeschichtung kann Gratbildung und Werkzeugverschleiß beeinflussen; Werkzeuge bei beschichteten Stählen müssen möglicherweise häufiger gewartet werden.
- Zerspanbarkeit: Es handelt sich um unlegierte Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und guter Zerspanbarkeit; bei der Bearbeitung sind Beschichtung und Dünnblechdicken wichtiger als der Grundstahl. Schneidflüssigkeiten müssen auf Zink kontaminierte Späne vertragen.
- Oberflächenbearbeitung: Die Lackhaftung ist nach entsprechender Vorbehandlung üblicherweise gut. Coil-Coatings und polymerbasierte Decklacke werden häufig angewendet; die Umformbarkeit des beschichteten Produkts bei SGCD1 muss validiert werden, um Beschädigungen der Beschichtung zu verhindern.
8. Typische Anwendungen
| SGCC (übliches Einsatzgebiet) | SGCD1 (übliches Einsatzgebiet) |
|---|---|
| Gebäudeverkleidungen, Dachbleche, Regenrinnen, Lüftungskanäle | Innenbleche im Automobilbau, Außenbleche mit Tiefzieheigenschaften |
| Schrankverkleidungen von Geräten ohne umfangreiche Umformung | Komplex geformte Geräteteile (z. B. Trommelgehäuse) mit Streckumformung |
| Allgemeine Fertigung, Regale, Schilderrahmen | Elektrogehäuse mit Ziehmerkmalen; Stanzteile mit engen Radien |
| Leichtbauprofile für Strukturzwecke bei kostengünstigen Anwendungen | Bauteile mit hoher Oberflächenkontinuität nach Umformung |
Auswahlgrundlage: - Wählen Sie SGCC, wenn Kosten, Verfügbarkeit ab Lager und allgemeiner Korrosionsschutz im Vordergrund stehen und keine starke Umformung erforderlich ist. - Wählen Sie SGCD1 bei Tiefziehen, Streckumformung oder komplexen Stanzprozessen, bei denen das Minimieren von Rissbildung und Erreichen einer gleichmäßigen Oberfläche nach der Umformung wichtig sind.
9. Kosten und Verfügbarkeit
- Kosten: SGCC ist in der Regel kostengünstiger, da die Zusammensetzung und Toleranzen weiter gefasst sind. SGCD1 erfordert strengere Prozesskontrolle und annealing für verbesserte Umformbarkeit, was einen leichten Aufpreis bedeutet.
- Verfügbarkeit: Beide Güten sind als Coils und Bleche von namhaften Werken erhältlich. SGCC ist als universell verzinktes Produkt in vielen Dicken- und Dickenkombinationen ab Lager verfügbar; SGCD1 wird regional weniger häufig gelagert und meist als Auftrag in bestimmten Zuständen geliefert.
- Produktformen: Coils, zuschnittfertige Bleche, geschnittene Coils und vorbehandelte/coil-beschichtete Varianten.
10. Zusammenfassung und Empfehlung
Qualitative Übersichtstabelle
| Eigenschaft | SGCC | SGCD1 |
|---|---|---|
| Schweißeignung | Gut; Standardverfahren für verzinkten Stahl | Etwas besser wegen geringerem C- und Verunreinigungsgehalt |
| Festigkeits- und Zähigkeitsbalance | Moderat; allgemeiner Verwendungszweck | Optimiert für höhere Duktilität und niedrigere Streckgrenze (bessere Umformbarkeit) |
| Kosten | Niedriger (wirtschaftlich) | Etwas höher (Prämie für Umformbarkeit) |
Empfehlungen: - Wählen Sie SGCC, wenn Sie ein kostengünstiges, universell einsetzbares verzinktes Blech für Bauteile mit moderater Umformung, guter Korrosionsbeständigkeit und hoher Verfügbarkeit benötigen (z. B. Dach, Lüftungskanäle, einfache Bleche). - Wählen Sie SGCD1, wenn Ihr Einsatzgebiet Tiefziehen, deutliche Streckumformung, exzellente Oberflächenqualität nach starken Umformungen oder minimierte Rissbildung an Kanten und Flanschen erfordert (z. B. Innenbleche im Automobilbau, komplexe Stanzteile für Haushaltsgeräte).
Praktischer Abschlusstipp: SGCC und SGCD1 sind eng verwandte Güten innerhalb der Familie der verzinkten Stähle. Die Wahl sollte primär von der erforderlichen Umformtiefe und den Oberflächen-/Lackieranforderungen abhängen. Prüfen Sie stets das Werksprüfzeugnis und fertigen Sie Musterbauteile für stark umgeformte oder schweißkritische Anwendungen an.