AZ100 vs AZ150 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

AZ100 dan AZ150 adalah penunjukan yang umum digunakan dalam rantai pasokan pelapisan logam dan baja lembaran untuk membedakan antara dua opsi baja yang dilapisi paduan aluminium–zinc. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering kali dihadapkan pada pilihan antara pelapisan paduan Al–Zn yang lebih tipis dan lebih tebal: trade-off biasanya berpusat pada ketahanan korosi versus biaya, dan kemampuan pembentukan versus daya tahan pelapisan. Dalam praktiknya, perbedaan teknis utama antara AZ100 dan AZ150 terletak pada spesifikasi pelapisan—terutama massa pelapisan (ketebalan) dan keseimbangan paduan aluminium dan zinc—daripada metalurgi baja dasar yang secara fundamental berbeda. Perbedaan itu mempengaruhi daya tahan di lingkungan korosif, kinerja perlindungan pengorbanan, dan beberapa respons fabrikasi, sehingga varian ini dibandingkan ketika proyek memerlukan biaya siklus hidup yang dioptimalkan, kinerja permukaan, dan kemampuan pembentukan.

1. Standar dan Penunjukan

Beberapa standar internasional dan nasional mengatur baja yang dilapisi aluminium–zinc dan baja substrat yang diterapkan. Standar dan dokumen yang biasanya dirujuk meliputi: - ASTM/ASME: ASTM A792/A792M — spesifikasi untuk lembaran baja, 55% Al–Zn yang dilapisi dengan proses celup panas (dan dokumen ASTM terkait untuk baja substrat yang dilaminasi dingin atau dilaminasi panas). - EN: EN 10346 — produk baja datar yang dilapisi celup panas secara kontinu (menentukan keluarga produk dan jenis pelapisan). - JIS: standar JIS yang membahas baja yang dilapisi logam untuk penggunaan bangunan dan industri (merujuk pada JIS yang sesuai untuk paduan Al–Zn dan baja substrat). - GB: standar GB/T Tiongkok yang mencakup produk baja yang dilapisi logam dan massa/karakteristik pelapisan celup panas.

Catatan klasifikasi: AZ100 dan AZ150 adalah penunjuk pelapisan/tipe (dilapisi Al–Zn). Baja yang mendasari biasanya adalah baja struktural/pembentukan karbon atau paduan rendah (dilaminasi dingin atau dilaminasi panas). Produk yang dilapisi ini bukan baja alat atau baja tahan karat; mereka biasanya adalah baja substrat karbon/paduan rendah dengan pelapisan pelindung aluminium–zinc yang diterapkan.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Pelapisan AZ adalah paduan aluminium–zinc yang diterapkan melalui proses celup panas kontinu. Kinerja pelindung dihasilkan dari kombinasi perlindungan penghalang (lapisan permukaan kaya aluminium) dan aksi galvanik (kontribusi zinc). Kimia baja dasar dipilih untuk memenuhi persyaratan mekanis dan pembentukan dan berbeda dari kimia pelapisan.

Tabel: Deskriptor komposisi tipikal untuk substrat dan pelapisan (kualitatif/representatif)

Elemen	Substrat (substrat karbon/paduan rendah tipikal)	Pelapisan AZ100 (representatif)	Pelapisan AZ150 (representatif)
C	Karbon rendah untuk kemampuan pembentukan; sering ≤ ~0.12–0.20% untuk grade pembentukan	—	—
Mn	Terkontrol untuk kekuatan dan kemampuan pengerasan; sering 0.3–1.5% tergantung pada grade	—	—
Si	Jumlah kecil untuk membantu deoksidasi; tergantung substrat	Penambahan minor ke dalam bak pelapisan dapat digunakan untuk mengontrol pembasahan	Penambahan minor ke dalam bak pelapisan; mirip dengan AZ100
P, S	Dijaga rendah untuk duktilitas dan kualitas permukaan	Impuritas jejak terkendali	Impuritas jejak terkendali
Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B	Ada dalam substrat mikro-paduan sesuai kebutuhan untuk kekuatan atau kontrol butir	Biasanya bukan konstituen utama dari pelapisan Al–Zn	Sama dengan AZ100; perbedaan utama adalah massa pelapisan dan kemungkinan penyesuaian keseimbangan paduan yang sedikit
Al (pelapisan)	N/A	Elemen paduan dominan dalam pelapisan — memberikan sifat penghalang	Dominan; massa pelapisan lebih tinggi dibandingkan AZ100
Zn (pelapisan)	N/A	Memberikan perlindungan galvanik; keseimbangan relatif dengan Al dapat bervariasi sedikit	Kandungan zinc total lebih tinggi per unit area karena massa pelapisan yang meningkat

Bagaimana paduan mempengaruhi sifat: - Paduan substrat (C, Mn, elemen mikro-paduan) mengontrol sifat mekanis intrinsik, kemampuan pengerasan, dan stabilitas ukuran butir. - Komposisi dan ketebalan pelapisan Al–Zn mengontrol perlindungan korosi: aluminium berkontribusi pada penghalang dan adhesi, sementara zinc memberikan perlindungan pengorbanan (galvanik). Massa pelapisan yang lebih berat meningkatkan umur di atmosfer korosif; penyesuaian moderat dalam keseimbangan Al:Zn dapat menyetel perilaku perlindungan penghalang versus katodik.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Karena AZ100 dan AZ150 terutama menunjuk pada perbedaan pelapisan, mikrostruktur baja substrat adalah faktor penentu untuk respons perlakuan panas. Pengamatan tipikal:

• Mikrostruktur substrat: tergantung pada paduan dan pemrosesan, mikrostruktur dasar yang tipikal adalah ferit–pearlit untuk grade dingin yang umum/dapat dibentuk, dan struktur martensitik bainitik atau temper untuk baja yang lebih kuat yang dikuenching dan di-temper.
• Mikrostruktur pelapisan: pelapisan Al–Zn yang dicelup panas mengeras untuk menghasilkan lapisan luar yang kaya aluminium dan daerah intermetalik Al–Zn di antarmuka pelapisan–substrat; morfologi intermetalik dan ketebalan dipengaruhi oleh laju pendinginan dan massa pelapisan.

Efek pemrosesan termal: - Normalisasi atau annealing substrat sebelum pelapisan mempengaruhi adhesi pelapisan dan perkembangan intermetalik; pelapisan biasanya diterapkan setelah annealing akhir (atau pemrosesan dalam jalur). - Quenching & tempering atau perlakuan termomekanik yang diterapkan untuk mencapai kekuatan tinggi dilakukan pada substrat sebelum pelapisan di sebagian besar jalur komersial; perlakuan panas pasca-pelapisan yang secara signifikan meningkatkan suhu dapat mengubah mikrostruktur pelapisan dan mengurangi kinerja. - Pelapisan yang lebih tebal (AZ150) menghasilkan zona intermetalik yang lebih besar dan lapisan paduan luar yang lebih tebal; paparan panas yang berlebihan setelah pelapisan dapat mendorong interdiffusi, yang berpotensi mempengaruhi adhesi dan duktilitas dalam kondisi ekstrem.

4. Sifat Mekanis

Secara mekanis, AZ100 dan AZ150 mirip karena pelapisan memberikan sedikit kontribusi terhadap kekuatan tarik bulk. Namun, massa pelapisan dapat mempengaruhi perilaku permukaan lokal, inisiasi kelelahan, kinerja pembengkokan, dan batas pembentukan.

Tabel: Deskriptor sifat mekanis komparatif

Sifat	AZ100 (perilaku tipikal)	AZ150 (perilaku tipikal)
Kekuatan Tarik	Ditentukan oleh substrat; pelapisan memiliki efek yang dapat diabaikan	Sama dengan AZ100 (terkendali substrat)
Kekuatan Luluh	Terkendali substrat	Terkendali substrat
Peregangan	Terkendali substrat; sedikit lebih baik dalam kemampuan pembentukan pada bengkokan yang sangat ketat karena pelapisan yang lebih tipis	Sedikit pengurangan dalam duktilitas pada regangan lokal ekstrem karena pelapisan yang lebih tebal dan kurang duktil
Kekerasan Dampak	Terkendali substrat; ketebalan pelapisan memiliki efek minimal pada ketangguhan bulk	Sama untuk bulk; ketahanan dampak tepi permukaan mungkin sedikit meningkat karena lapisan pengorbanan yang lebih tebal
Kekerasan (permukaan)	Kekerasan permukaan sedikit lebih rendah dibandingkan AZ150 karena massa pelapisan yang lebih rendah	Kekerasan permukaan sedikit lebih tinggi dan ketahanan abrasi karena lapisan logam yang lebih tebal

Interpretasi: Pilih baja substrat untuk memenuhi persyaratan kekuatan dan ketangguhan; pilih AZ100 ketika kemudahan pembentukan yang lebih tinggi dan biaya yang lebih rendah menjadi prioritas; pilih AZ150 ketika perlindungan korosi yang diperpanjang dan daya tahan permukaan menjadi prioritas. Perbedaan dalam sifat mekanis sebagian besar adalah efek sekunder dari massa pelapisan daripada perbedaan metalurgi intrinsik.

5. Kemampuan Las

Kemampuan las tergantung terutama pada kimia substrat (karbon, paduan, dan mikro-paduan) dan pada efek pelapisan terhadap perilaku las (percikan, porositas, kebutuhan penghilangan pelapisan).

Indeks karbon-ekivalen dan kemampuan las yang penting untuk dipertimbangkan: - Ekivalen karbon IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Parameter Pcm internasional: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretasi kualitatif: - Pelapisan itu sendiri dapat menghasilkan uap zinc dan porositas jika dilas tanpa persiapan; pelapisan yang lebih berat (AZ150) cenderung menghasilkan lebih banyak uap pelapisan dan memerlukan penghilangan pelapisan yang lebih ketat atau parameter pengelasan khusus di zona las dibandingkan AZ100. - Substrat dengan karbon rendah dan nilai CE rendah lebih mudah dilas; mikro-paduan (Nb, Ti, V) memerlukan perhatian untuk pemanasan awal/pemanasan setelah tergantung pada CE. - Untuk pengelasan resistensi atau pengelasan titik, pelapisan yang lebih tebal dapat mempengaruhi umur elektroda dan pembentukan nugget las; parameter proses mungkin perlu disesuaikan saat beralih dari AZ100 ke AZ150.

Panduan praktis: Untuk struktur las yang kritis, tentukan persiapan las (penghilangan atau menggunakan logam pengisi yang kompatibel), kontrol CE substrat, dan prosedur uji las untuk massa pelapisan tertentu.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

Pelapisan AZ memberikan mode perlindungan campuran: penghalang kaya aluminium dan perlindungan katodik dari zinc. Umur berguna di lingkungan tertentu berbanding lurus dengan massa pelapisan dan kondisi operasional.

• Untuk substrat non-tahan karat: mitigasi korosi dicapai melalui pelapisan Al–Zn yang dipadu, dan perlindungan tambahan dapat diberikan melalui pengecatan, pelapisan konversi, atau sealant. AZ150, dengan massa pelapisan yang lebih besar, biasanya menawarkan umur layanan yang jauh lebih lama di atmosfer korosif dibandingkan AZ100 karena kapasitas zinc pengorbanan dan ketebalan penghalang yang lebih tinggi.
• Untuk indeks mirip stainless: PREN tidak berlaku untuk pelapisan Al–Zn atau substrat karbon. PREN hanya relevan untuk paduan stainless: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Klarifikasi: Jangan gunakan PREN untuk baja karbon yang dilapisi; sebaliknya, gunakan pengujian paparan lingkungan, uji semprot garam, uji korosi siklik, dan data lapangan untuk membandingkan kinerja AZ100 vs AZ150.

7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemampuan Pembentukan

• Pembentukan: Pelapisan yang lebih tipis (AZ100) umumnya memberikan kinerja yang lebih baik dalam pembengkokan ketat atau penarikan dalam karena risiko retak, mengelupas, atau bubuk pelapisan yang berkurang. AZ150 mungkin memerlukan jari-jari bengkok yang lebih besar atau optimasi proses (pelumasan lebih rendah, kecepatan pembengkokan yang sesuai).
• Pemotongan dan pemisahan: Kedua pelapisan kompatibel dengan proses blanking, pemisahan, dan laser yang tipikal, tetapi pelapisan yang lebih tebal dapat meningkatkan burr dan memerlukan penyesuaian parameter. Pemotongan laser dapat menyebabkan oksidasi tepi pelapisan jika tidak dioptimalkan.
• Kemudahan pemesinan: Pelapisan memiliki efek terbatas pada kemudahan pemesinan bulk (didominasi substrat). Penyelesaian permukaan setelah pembentukan (penghilangan burr, pengecatan) harus memperhitungkan sisa pelapisan; AZ150 dapat memerlukan persiapan permukaan yang lebih agresif untuk adhesi pengecatan.
• Penyambungan dan pengencangan: Rivet self-piercing dan pengikat mekanis berfungsi serupa, tetapi perlindungan korosi di antarmuka pengikat mendapat manfaat dari massa pelapisan yang lebih berat.

8. Aplikasi Tipikal

AZ100 — Penggunaan tipikal	AZ150 — Penggunaan tipikal
Panel interior bangunan, lapisan bawah atap yang tidak kritis, saluran udara, trim di mana perlindungan korosi sedang dan kemampuan pembentukan tinggi diperlukan	Atap dan pelapisan yang terekspos di lingkungan sedang hingga agresif, penutup industri, peralatan pertanian di mana umur korosi yang diperpanjang diperlukan
Panel dan komponen dalam otomotif di mana pengecatan selanjutnya diterapkan dan kemampuan pembentukan tinggi diperlukan	Penutup pabrik pesisir atau kimia, pelapisan umur panjang, talang dan pipa saluran di atmosfer agresif
Aplikasi struktural ringan di mana biaya dan kinerja pembengkokan diprioritaskan	Aplikasi di mana umur perlindungan pengorbanan dan ketahanan abrasi lebih penting daripada pembentukan jari-jari ketat

Rasional pemilihan: pilih massa pelapisan yang sesuai dengan paparan lingkungan dan biaya siklus hidup. Jika pelapisan atau cat selanjutnya akan diterapkan, AZ100 mungkin sudah cukup; untuk permukaan yang terekspos dan tidak dicat, AZ150 sering kali memberikan harapan hidup yang lebih baik.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya: AZ150 biasanya memiliki biaya material yang lebih tinggi dibandingkan AZ100 karena penggunaan logam yang meningkat dalam bak pelapisan dan pemrosesan tambahan. Perbedaan biaya harus dievaluasi berdasarkan siklus hidup: biaya awal yang lebih tinggi sering kali menghasilkan interval pemeliharaan yang lebih lama.
• Ketersediaan: Kedua kelas pelapisan umumnya tersedia di pasar untuk baja substrat yang umum. Ketersediaan berdasarkan bentuk produk (koil, lembaran, dicat sebelumnya) bervariasi menurut wilayah dan pemasok; waktu tunggu yang lebih lama mungkin terjadi untuk grade substrat khusus yang dipasangkan dengan massa pelapisan tertentu.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel yang merangkum trade-off kunci

Metrik	AZ100	AZ150
Kemampuan Las	Lebih baik dalam hal uap zinc yang lebih rendah untuk pengelasan; tetap memerlukan persiapan las	Memerlukan perhatian lebih pada persiapan las dan parameter karena massa pelapisan yang lebih besar
Kekuatan–Ketangguhan (substrat)	Terkendali substrat; umumnya setara dengan AZ150	Setara; perbedaan terkait permukaan daripada bulk
Biaya	Biaya material awal lebih rendah	Biaya awal lebih tinggi, umur layanan lebih lama dalam banyak kondisi

Kesimpulan: - Pilih AZ100 jika Anda membutuhkan kemampuan pembentukan yang lebih baik, biaya material awal yang lebih rendah, dan baja yang dilapisi akan digunakan di lingkungan yang kurang agresif atau akan dicat/dilapisi setelah fabrikasi. - Pilih AZ150 jika aplikasi membutuhkan perlindungan korosi yang diperpanjang untuk permukaan yang terekspos, peningkatan ketahanan abrasi atau perlindungan pengorbanan, dan Anda menerima biaya material yang sedikit lebih tinggi dan kemungkinan kontrol fabrikasi tambahan (pengelasan, pembengkokan ketat).

Catatan praktis akhir: tentukan massa pelapisan, grade substrat, dan kelas paparan yang diperlukan secara eksplisit dalam dokumen pengadaan; minta lembar data produsen dan hasil uji umur korosi atau uji percepatan independen untuk produk AZ100 dan AZ150 yang tepat yang Anda maksudkan untuk digunakan, karena keseimbangan paduan vendor dan kontrol proses mempengaruhi kinerja dunia nyata sama seperti penunjukan AZ nominal.