Z180 vs Z275 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Z180 y Z275 son designaciones comunes de recubrimiento de zinc aplicadas a láminas y bobinas de acero mediante el proceso de galvanizado en caliente. Estas dos opciones presentan un dilema clásico para ingenieros y profesionales de compras: equilibrar un menor costo inicial y una protección adecuada para ambientes moderados (Z180) con una mayor masa de zinc y una vida útil más larga en aplicaciones corrosivas o a la intemperie (Z275). Los contextos típicos de decisión incluyen envolventes de edificios (techos, revestimientos), componentes estructurales expuestos a la intemperie, piezas de automóviles y fabricación general de chapa metálica, donde se debe equilibrar la protección contra la corrosión, el costo del ciclo de vida y el procesamiento posterior.

La principal diferencia práctica radica en la masa del recubrimiento de zinc: el Z275 contiene considerablemente más zinc por unidad de área que el Z180. Por ello, los ingenieros suelen compararlos en función de su rendimiento de protección contra la corrosión, su vida útil prevista y las implicaciones para su manipulación y soldadura. Dado que ambos se refieren a la clase de recubrimiento y no a la composición química del acero base, la selección del sustrato y el proceso de galvanizado también influyen en el rendimiento final.

1. Normas y designaciones

• Normas y especificaciones comunes que hacen referencia o utilizan estas clases de recubrimiento:
• EN 10346 (productos planos recubiertos por inmersión en caliente continua) — utiliza designaciones como Z (zinc) con clases de masa de recubrimiento (por ejemplo, Z100, Z275).
• ISO 14713 / ISO 1461 — directrices para la protección contra la corrosión mediante recubrimientos de zinc y galvanizado en caliente, respectivamente.
• ASTM A653 / A792 — especificaciones de láminas de acero galvanizado que utilizan comúnmente clases de peso de recubrimiento (a menudo enumeradas como G60, G90 en la práctica estadounidense; nota: G60 ≈ Z180, G90 ≈ Z275 por masa).
• JIS H 8641, GB/T 2518 — normas nacionales que abordan los requisitos de galvanizado y recubrimiento.
• Clasificación de materiales:
• La designación “Z” se refiere al recubrimiento de zinc; el sustrato suele ser un acero al carbono/de baja aleación (no acero HSLA, para herramientas ni inoxidable). Los sustratos comunes son aceros de bajo carbono laminados en frío o en caliente, destinados al galvanizado (DX51D, S220GD, S250GD, equivalentes a ASTM A1008/A1011).

2. Composición química y estrategia de aleación

Tabla: Contexto de composición típico para recubrimientos Z y química típica de sustratos de bajo carbono (rangos cualitativos).

Elemento	Recubrimiento Z180 (inmersión en caliente)	Recubrimiento Z275 (inmersión en caliente)	Sustrato típico de acero de bajo carbono (contexto)
Zinc	Componente principal del recubrimiento; masa del recubrimiento = 180 g/m² (acumulativa en ambas caras)	Componente principal; masa del recubrimiento = 275 g/m² (acumulativa en ambas caras)	En trazas o sin presencia en el sustrato; no es un elemento de aleación deliberado.
Fe	La capa de reacción intermetálica contiene fases Fe–Zn (gamma, delta, zeta).	Mismas fases; el espesor relativo aumenta con la masa del recubrimiento.	Elemento principal del sustrato
C, Mn, Si, P, S, Nb, Ti, V, B, N	No aplicable a la composición del recubrimiento de zinc (puede existir como impurezas traza).	Mismo	Varían según el grado del sustrato; los sustratos galvanizados de bajo carbono suelen tener un bajo contenido de carbono (para facilitar la conformación y la soldabilidad) y una relación manganeso/silicio controlada para cumplir con los requisitos mecánicos.
Adiciones de aleación al recubrimiento (Al, Mg, Ni)	Presente únicamente en recubrimientos especializados (por ejemplo, Zn–Al–Mg o Galfan), no en los recubrimientos Z estándar.	La misma salvedad: Z275 suele indicar la masa de zinc puro, a menos que se especifique que se trata de un recubrimiento de aleación.	La estrategia de aleación del sustrato es independiente; la microaleación (Nb, Ti, V) se utiliza en grados de resistencia.

Notas: - Z180 y Z275 se refieren a la masa de zinc por unidad de área (g/m²) especificada por las normas; no son aceros de aleación distintos. - La composición química del sustrato de acero depende de los requisitos estructurales/de conformabilidad; la galvanización se aplica a aceros de bajo carbono compatibles o a grados preparados adecuadamente.

Cómo afecta la aleación al rendimiento: En el recubrimiento, el zinc puro actúa como material de sacrificio; cualquier aleación intencional (Zn-Al, Zn-Al-Mg) modifica el comportamiento ante la corrosión y su apariencia. Los recubrimientos Z estándar se basan en la nobleza electroquímica del zinc con respecto al hierro para la protección catódica. - En el sustrato: el carbono y la microaleación controlan la resistencia y la templabilidad; un menor contenido de carbono favorece la soldabilidad y la conformabilidad bajo el recubrimiento galvanizado.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

• Microestructura del recubrimiento: un recubrimiento de zinc por inmersión en caliente sobre acero forma varias capas desde el acero hacia el exterior: capas intermetálicas de Fe-Zn (a menudo denominadas gamma, delta, zeta) adyacentes al acero, recubiertas por una capa superior de zinc eta (η) casi puro. La capa intermetálica es relativamente dura y presenta enlaces metalúrgicos; la capa eta exterior es de zinc más blando y dúctil.
• Efecto de la masa del recubrimiento: Z275 generalmente tendrá capas eta e intermetálicas más gruesas que Z180 para el mismo sustrato y condiciones de proceso; las capas más gruesas aumentan la capacidad de sacrificio y prolongan la vida útil en atmósferas corrosivas.
• Calor y ciclos térmicos: las temperaturas elevadas (p. ej., el curado de la pintura tras el horneado o la soldadura localizada) pueden provocar difusión en la interfaz zinc-acero y una posible fragilización de la zona intermetálica. El zinc tiene un punto de fusión bajo; el procesamiento a alta temperatura debe controlarse para evitar daños en el recubrimiento o su vaporización.
• Tratamiento térmico del sustrato: el recubrimiento de zinc se aplica generalmente después del laminado en frío y la preparación de la superficie, no sobre aceros templados y revenidos. Los tratamientos termomecánicos del sustrato son en gran medida independientes del recubrimiento, pero cualquier tratamiento térmico posterior al galvanizado puede alterar la microestructura y la adherencia del recubrimiento.

4. Propiedades mecánicas

Tabla: Resumen comparativo del efecto mecánico (las propiedades del sustrato no se ven afectadas en gran medida por el recubrimiento).

Propiedad	Efecto para Z180	Efecto para Z275	Interpretación de ingeniería
Resistencia a la tracción	No se observa ningún cambio significativo en la resistencia a la tracción del sustrato.	No se observa ningún cambio significativo en la resistencia a la tracción del sustrato.	La masa del recubrimiento no altera la resistencia mecánica del acero base.
Fuerza de fluencia	Sin alterar	Sin alterar	Las propiedades mecánicas están determinadas por la calidad del sustrato y el procesamiento.
Alargamiento / ductilidad	El revestimiento superficial puede agrietarse en curvas cerradas si se somete a una tensión excesiva.	Mayor tendencia a presentar fisuras en el recubrimiento durante procesos de conformado extremo debido a la presencia de intermetálicos más gruesos y quebradizos.	Seleccione los radios de curvatura y los métodos de conformado adecuados; el acero Z275 puede requerir un conformado más suave.
resistencia al impacto	Sustrato inalterado; los intermetálicos frágiles se localizan en la superficie.	Igual; los intermetálicos más gruesos pueden aumentar el riesgo de desprendimiento del recubrimiento ante un impacto.	La tenacidad del componente está determinada por el acero base.
dureza superficial	La capa exterior de zinc eta es blanda; las capas intermetálicas son más duras.	Ligero aumento del espesor de la capa superficial → ligero aumento de la dureza superficial	No sustituye a los tratamientos resistentes al desgaste.

Resumen: La clase de recubrimiento de zinc (Z180 vs Z275) no cambia las propiedades mecánicas globales del sustrato de acero; las diferencias están relacionadas con la superficie e influyen en la conformación, el doblado y la durabilidad de la superficie, más que en la resistencia a la tracción o el límite elástico.

5. Soldabilidad

• La soldabilidad del acero base está determinada por la composición química del sustrato (carbono, manganeso, microaleación). Sin embargo, los recubrimientos galvanizados presentan problemas específicos de soldadura:
• El zinc se volatiliza durante la soldadura por arco, produciendo humos y porosidad en las soldaduras si el recubrimiento está presente en la junta soldada.
• La presencia de una capa más gruesa (Z275) aumenta la masa de zinc que debe eliminarse o vaporizarse localmente, lo que puede exacerbar los riesgos de humos y porosidad.
• El uso de fórmulas de equivalencia de carbono ayuda a evaluar la soldabilidad del sustrato (recubrimiento eliminado). Índices comunes:
• $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
• $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
• Orientación práctica:
• Elimine la galvanización de la zona de soldadura inmediata (mediante esmerilado mecánico o decapado químico) y utilice ventilación adecuada y EPI para controlar los humos de zinc.
• Utilice consumibles de soldadura y siga las pautas de precalentamiento/alcance adecuadas al CE del sustrato; la clase de recubrimiento afecta la cantidad de limpieza local necesaria, más que el CE en sí.
• La soldadura por puntos y la soldadura por resistencia de chapa recubierta son prácticas comunes en la industria; los recubrimientos más gruesos pueden modificar la resistencia de contacto y la vida útil del electrodo.

6. Corrosión y protección de superficies

• Mecanismo: el zinc proporciona protección catódica (de sacrificio) al acero expuesto y forma productos de corrosión (óxido de zinc/hidroxicarbonato) que ralentizan el ataque posterior.
• Rendimiento relativo frente a la corrosión: una mayor masa de zinc se correlaciona con una mayor vida útil de la protección en exposiciones atmosféricas. El Z275 generalmente tendrá una mayor vida útil que el Z180 en condiciones ambientales similares, especialmente en atmósferas industriales o marinas.
• Estrategias de protección de superficies:
• Aplicar pintura sobre el galvanizado (bobina galvanizada prepintada) para una protección combinada de barrera y sacrificio; asegurar la compatibilidad y las temperaturas de curado.
• Utilice selladores, recubrimientos de conversión o capas de acabado adicionales para prolongar su vida útil en ambientes agresivos.
• El índice PREN no es aplicable a los aceros al carbono galvanizados (se aplica a la evaluación de la resistencia a la corrosión por picaduras de los aceros inoxidables). Para aceros inoxidables o recubrimientos de Zn-Al-Mg, utilice los índices de corrosión y los datos de ensayo adecuados.
• Cuando los recubrimientos de zinc no sean suficientes, considere recubrimientos de aleación (Zn–Al–Mg) o la sustitución del material por aceros inoxidables o resistentes a la intemperie.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Conformado y doblado: los recubrimientos galvanizados toleran las operaciones de conformado habituales, pero deben respetarse los radios de curvatura mínimos. Los recubrimientos más gruesos (Z275) tienen una mayor fracción intermetálica que puede provocar óxido blanco o fisuras visibles en curvas cerradas.
• Corte y punzonado: las superficies recubiertas pueden producir rebabas y deformación del recubrimiento; la vida útil de la herramienta puede verse ligeramente afectada con recubrimientos más gruesos.
• Mecanizado: los recubrimientos son delgados en relación con las operaciones de mecanizado; se aplican las prácticas de mecanizado estándar, pero teniendo en cuenta el control de partículas y humos.
• Acabado superficial: El Z275 puede aceptar pintura y recubrimiento de bobina de forma similar al Z180, aunque la preparación de la superficie (pasivación, recubrimientos de conversión) garantiza la adherencia.

8. Aplicaciones típicas

Tabla: Usos típicos para cada clase de recubrimiento.

Z180 (menor masa de zinc)	Z275 (mayor masa de zinc)
Paneles interiores, muebles, estructuras ligeras, conductos interiores	Techos, canalones, remates, revestimiento exterior, fachadas
Paneles interiores de automóviles y componentes estructurales no expuestos	Equipos agrícolas, señalización exterior, elementos estructurales expuestos a la intemperie
Electrodomésticos ligeros, armarios eléctricos para entornos protegidos	Componentes adyacentes al entorno marino, piezas expuestas a la salinidad, infraestructura exterior de larga duración

Justificación de la selección: - Elija Z180 cuando la exposición sea limitada, la vida útil sea moderada y sean prioritarias un menor coste del material y una buena conformabilidad/soldabilidad. - Elija Z275 cuando una larga vida útil, la exposición a la intemperie o los intervalos de mantenimiento reducidos justifiquen un mayor coste inicial y una práctica de conformado/soldadura ligeramente más cuidadosa.

9. Costo y disponibilidad

• Coste: El Z275 utiliza más zinc y, por lo tanto, tiene un coste de materia prima más elevado en comparación con el Z180. El coste adicional debe compensarse con una mayor vida útil y un menor mantenimiento.
• Disponibilidad: Ambos tipos de recubrimiento están disponibles en todo el mundo en bobinas y láminas de los principales productores de acero y centros de servicio. Los formatos de producto incluyen bobina galvanizada laminada en frío, bobina galvanizada prepintada (PPGI) y lámina/placa galvanizada.
• Plazos de entrega: los recubrimientos estándar suelen estar en stock; los recubrimientos de aleaciones especiales (Zn–Al–Mg) o los recubrimientos de muy alta masa pueden tener plazos de entrega más largos.

10. Resumen y recomendación

Tabla: Resumen comparativo rápido.

Atributo	Z180	Z275
Soldabilidad (práctica)	Es beneficioso si se elimina el recubrimiento en las soldaduras; así se reduce la cantidad de zinc que hay que gestionar.	Es conveniente eliminar el recubrimiento; aumenta el riesgo de emisión de humos de zinc y desgaste de los electrodos.
Efecto de resistencia y tenacidad en el sustrato	Neutral	Neutral
Protección contra la corrosión (vida útil prevista en exteriores)	Más bajo	Más alto
Costo	Costo inicial más bajo	Costo inicial más alto

Conclusiones: Elija Z180 si: el componente se utiliza en un entorno protegido o interior, el coste inicial y la máxima conformabilidad son las principales preocupaciones, y la vida útil prevista es moderada. Z180 es adecuado para muchas aplicaciones estructurales y de electrodomésticos de baja exigencia donde la protección catódica es suficiente. Elija Z275 si: el componente estará expuesto a la intemperie, en ambientes industriales o costeros, o cuando se requieran intervalos de mantenimiento y una vida útil más prolongados. Z275 es la opción preferida para techos, canalones, revestimientos exteriores e infraestructuras donde un mayor espesor de zinc extiende considerablemente la vida útil.

Notas prácticas finales: - Especifique siempre la calidad del acero del sustrato por separado de la clase del recubrimiento de zinc; asegúrese de que la masa del recubrimiento se indique en g/m² según la convención EN y si las cifras son totales para ambas caras o por cara. - Para componentes soldados, planifique la eliminación del recubrimiento de la zona de soldadura, una ventilación adecuada y la selección de electrodos; consulte los valores CE del sustrato para obtener recomendaciones sobre el precalentamiento y el post-soldadura. - Cuando existan dudas sobre aplicaciones expuestas o de larga duración, el coste incremental del Z275 a menudo genera un menor coste del ciclo de vida gracias a la reducción del mantenimiento por corrosión.