Z180 vs Z275 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
Memilih antara Z180 dan Z275 adalah keputusan umum bagi insinyur, manajer pengadaan, perencana manufaktur, dan profesional industri yang bekerja dengan baja yang dilapisi galvanis panas. Pilihan ini biasanya menyeimbangkan perlindungan terhadap korosi dan biaya siklus hidup versus efek terkait pelapisan pada proses pembentukan, pengelasan, dan penyelesaian. Bagi tim desain, pertukaran yang umum adalah ketahanan terhadap korosi dan kinerja jangka panjang versus biaya material yang lebih rendah dan beberapa pertimbangan kemudahan fabrikasi.
Z180 dan Z275 bukanlah kelas metalurgi baja dasar yang berbeda; mereka adalah kelas penunjukan untuk massa pelapisan seng yang diterapkan pada baja (galvanisasi panas atau galvanisasi kontinu). Perbedaan utama adalah massa pelapisan seng (dan, sebagai konsekuensinya, ketebalan pelapisan), yang secara langsung mempengaruhi daya tahan perlindungan terhadap korosi dan mempengaruhi proses fabrikasi dan penyelesaian. Karena logam dasar biasanya adalah baja karbon atau baja paduan rendah (kelas DX, S, atau setara), pemilihan harus mempertimbangkan baik sifat substrat maupun kelas pelapisan.
1. Standar dan Penunjukan
- Standar umum yang merujuk pada kelas pelapisan dan produk galvanis:
- EN (Eropa): EN 10346 — baja yang dilapisi galvanis panas secara kontinu (misalnya, DX51D+Z275).
- ISO: ISO 3575, ISO 1461 (galvanisasi panas pada artikel yang difabrikasi).
- JIS (Jepang): JIS G3302, JIS H8613 (spesifikasi lembaran pra-cat/galvanis merujuk pada kelas pelapisan).
- GB (Cina): GB/T 2518, GB/T 2518‑1995 (lembaran/strip baja galvanis panas).
- ASTM/ASME: ASTM A653/A653M membahas kelas pelapisan seng untuk lembaran baja (penunjukan menggunakan G60, G90 yang kira-kira setara; catatan: konversi ke kelas Z memerlukan perhatian).
- Klasifikasi material:
- Z180 dan Z275: kelas pelapisan (massa pelapisan seng), diterapkan pada baja karbon atau baja paduan rendah (bukan kelas karbon/paduan/alat/tahan karat itu sendiri).
- Baja dasar di bawah pelapisan ini biasanya adalah baja karbon, baja paduan rendah, atau baja struktural ringan (bukan baja tahan karat atau baja alat kecuali ditentukan).
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel: Kehadiran atau peran elemen kunci dalam baja dasar dan dalam pelapisan seng
| Elemen | Peran khas dalam baja dasar | Kehadiran/peran dalam pelapisan seng (HDG) |
|---|---|---|
| C | Kontributor kekuatan dan kemampuan pengerasan dalam baja dasar | Umumnya tidak ada; kemungkinan ada kotoran jejak |
| Mn | Deoksidasi, kekuatan, kelenturan dalam baja dasar | Hanya jejak; dapat difusi ke dalam lapisan intermetallic |
| Si | Deoksidator dan mempengaruhi pertumbuhan pelapisan selama galvanisasi | Dapat dipaduan dalam pelapisan khusus; mempengaruhi reaksi Fe–Zn |
| P | Elemen residu dalam baja yang mempengaruhi kerapuhan | Hanya jejak |
| S | Meningkatkan kemampuan mesin dalam baja (tetapi berbahaya untuk beberapa pelapisan) | Hanya jejak |
| Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B | Paduan untuk kekuatan/kekerasan dalam baja; elemen mikro paduan | Umumnya tidak ada dalam pelapisan seng, kecuali ketika pelapisan paduan khusus digunakan (misalnya, Zn–Al, Zn–Al–Mg) |
| N | Mengontrol residu dalam baja; dapat mempengaruhi kemampuan pengelasan | Tidak signifikan dalam pelapisan |
Catatan: - Penunjukan kelas Z (Z180, Z275) menentukan massa seng per unit area, bukan komposisi elemental. Galvanisasi yang khas menghasilkan lapisan luar yang hampir murni seng (fase η) dan lapisan intermetallic Fe–Zn yang mendasari (fase γ, δ, ζ) yang ketebalan dan proporsi fase tergantung pada komposisi baja dan parameter proses. - Pelapisan khusus (misalnya, Zn–Al, paduan Zn–Fe, Zn–Al–Mg) ada dan mengubah kinerja korosi; saat membandingkan Z180 vs Z275 kami mengasumsikan pelapisan dominan seng konvensional kecuali ditentukan lain.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
- Mikrostruktur pelapisan: galvanisasi panas menghasilkan struktur multilayer pada baja:
- Lapisan luar η (eta): terutama seng murni, lentur dan pelindung.
- Lapisan yang mendasari ζ (zeta), δ (delta), dan Γ (gamma): senyawa intermetallic Fe–Zn yang terbentuk di antarmuka baja/pelapisan. Intermetallic ini lebih keras dan kurang lentur dibandingkan lapisan luar η.
- Efek massa pelapisan: pelapisan yang lebih tebal (Z275) umumnya menunjukkan lapisan η yang lebih tebal ditambah lapisan intermetallic dalam istilah absolut; proporsi relatif dapat bergantung pada proses.
- Perlakuan panas:
- Proses termal baja dasar (annealing, normalizing, quenching & tempering) mempengaruhi mikrostruktur substrat dan sifat mekanik tetapi tidak mengubah kelas massa seng itu sendiri.
- Urutan annealing/galvanisasi: galvanisasi panas kontinu sering mengikuti annealing dalam atmosfer terkontrol; kimia permukaan baja (tingkat Si, P) mempengaruhi pertumbuhan lapisan intermetallic.
- Paparan panas pasca-galvanisasi (misalnya, panas pengelasan) dapat secara lokal memodifikasi mikrostruktur pelapisan, meningkatkan difusi di antarmuka, dan mengurangi perlindungan korosi di zona yang terpengaruh panas.
- Perilaku mekanis: lapisan intermetallic dapat patah pada tikungan yang ketat atau di bawah pembentukan yang parah, menyebabkan delaminasi lokal jika jari-jari pembengkokan terlalu kecil.
4. Sifat Mekanis
Tabel: Efek kelas pelapisan pada sifat mekanis (kualitatif)
| Sifat | Z180 | Z275 |
|---|---|---|
| Kekuatan tarik | Tidak berubah (pelapisan tidak struktural) | Tidak berubah |
| Kekuatan luluh | Tidak berubah | Tidak berubah |
| Peregangan | Risiko sedikit pengurangan kelenturan yang tampak pada pembengkokan ketat karena retak pelapisan | Risiko sedikit lebih besar daripada Z180 untuk retak pelapisan pada tikungan tajam |
| Kekerasan impak | Substrat tidak berubah; pelapisan tidak meningkatkan kekerasan | Substrat tidak berubah; pelapisan yang lebih tebal mungkin menyembunyikan cacat kecil tetapi tidak meningkatkan kekerasan |
| Kekerasan (permukaan) | Kekerasan permukaan sedikit meningkat oleh intermetallic; lapisan luar η lunak | Kekerasan permukaan sedikit lebih tinggi di mana intermetallic lebih tebal |
Penjelasan: - Pelapisan seng itu sendiri tidak menanggung beban; sifat mekanis elemen struktural ditentukan oleh baja substrat. Perbedaan antara Z180 dan Z275 oleh karena itu tidak mengubah angka tarik/luluh baja, tetapi pelapisan yang lebih tebal dapat mempengaruhi pembentukan, inisiasi kelelahan, dan kekerasan permukaan secara lokal karena intermetallic yang lebih tebal dan lapisan pelapisan luar yang lebih jelas.
5. Kemampuan Pengelasan
- Pertimbangan pelapisan:
- Seng menguap selama pengelasan busur, menghasilkan asap ZnO dan potensi porositas; pelapisan yang lebih tebal (Z275) melepaskan lebih banyak seng di zona pengelasan dibandingkan pelapisan yang lebih tipis (Z180), meningkatkan pembentukan asap dan kebutuhan akan perlindungan pernapasan serta persiapan pengelasan (misalnya, penghilangan pelapisan).
- Pelapisan dapat mendorong penyerapan hidrogen dalam beberapa proses dan berkontribusi pada risiko retak dingin pada baja berkekuatan tinggi; pemanasan awal dan kontrol hidrogen adalah relevan.
- Kemampuan pengelasan substrat terutama tergantung pada kandungan karbon dan paduan baja; rumus ekuivalen karbon mengkuantifikasi risiko kemampuan pengelasan. Dua indeks umum:
- Ekuivalen karbon IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
- 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: Saat mengevaluasi rakitan yang dilas, hilangkan pelapisan di sambungan las atau rencanakan parameter las dan perlakuan pasca-las. Z275 memerlukan persiapan/ventilasi yang sedikit lebih agresif dibandingkan Z180 karena massa seng yang lebih besar.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Untuk baja non-tahan karat, seng memberikan perlindungan pengorbanan: seng terkorosi secara preferensial dan melindungi baja telanjang di titik diskontinuitas pelapisan melalui aksi katodik.
- PREN tidak berlaku untuk pelapisan seng atau baja karbon; ini digunakan untuk kelas tahan karat: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- Massa pelapisan dan perlindungan:
- Kelas Z menunjukkan massa seng dalam g/m². Konversi perkiraan ke ketebalan total pelapisan rata-rata (kedua sisi digabungkan) diberikan oleh: $$\text{ketebalan (m)} = \frac{\text{massa per area (g/m}^2\text{)}}{\rho_{Zn} \times 1000}$$
- Dengan menggunakan densitas seng $\rho_{Zn} \approx 7.14\ \text{g/cm}^3$, perkiraan praktis yang khas menghasilkan:
- Z180 ≈ 180 g/m² → kira-kira 25–30 µm total pelapisan (kedua sisi digabungkan), kira-kira setengah per sisi tergantung pada geometri produk.
- Z275 ≈ 275 g/m² → kira-kira 38–40 µm total pelapisan (kedua sisi digabungkan).
- Efek praktis: pelapisan yang lebih tebal (Z275) memberikan waktu yang lebih lama untuk pemeliharaan pertama dan perlindungan yang lebih baik di atmosfer agresif (laut, industri). Lingkungan, persiapan substrat, dan sistem cat tetap menjadi variabel kritis.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Pembentukan
- Pembentukan/pembengkokan:
- Pelapisan yang lebih tipis (Z180) mentolerir jari-jari pembengkokan yang lebih ketat dengan risiko lebih sedikit dari retak dan pengelupasan pelapisan. Z275 lebih mungkin retak pada tikungan tajam dan mungkin memerlukan jari-jari pembengkokan yang lebih besar atau sentuhan pasca-pembentukan.
- Pemotongan/pengelasan:
- Pelapisan yang lebih tebal menciptakan lebih banyak asap dan komplikasi penyolderan/pengelasan; pengusiran seng dapat menyebabkan porositas dan kehilangan pelapisan di dekat bead las—siapkan las dengan penghilangan pelapisan secara mekanis atau kimiawi.
- Kemampuan mesin:
- Pelapisan seng dapat menyumbat alat pemotong dan meningkatkan gesekan; pelapisan yang lebih tebal meningkatkan keausan alat dan memerlukan penyesuaian pada penggunaan umpan/kecepatan dan pendingin.
- Penyelesaian:
- Adhesi cat umumnya baik pada permukaan galvanis yang bersih; pelapisan yang lebih tebal mungkin memerlukan persiapan permukaan yang berbeda untuk memastikan penguncian mekanis cat dan untuk menghindari menyembunyikan kekasaran permukaan.
8. Aplikasi Tipikal
Tabel: Penggunaan tipikal untuk Z180 dan Z275
| Z180 (massa seng lebih ringan) | Z275 (massa seng lebih berat) |
|---|---|
| Panel struktural dalam ruangan, rumah peralatan, panel dalam otomotif, saluran HVAC ringan | Cladding eksterior, atap, talang, tiang dan pagar, anggota struktural luar ruangan |
| Lembaran pra-cat untuk lingkungan dalam ruangan dengan paparan korosi yang lebih rendah | Baja struktural galvanis untuk paparan atmosfer sedang hingga parah |
| Komponen yang memerlukan pembentukan ekstensif dengan jari-jari ketat | Aset luar ruangan berumur panjang di mana perlindungan pengorbanan yang diperpanjang diperlukan |
Alasan pemilihan: - Pilih Z180 di mana biaya dan kemampuan pembentukan diprioritaskan dan paparan lingkungan sedang atau ketika pelapisan lebih lanjut (cat) akan diterapkan dan dipelihara. - Pilih Z275 untuk lingkungan luar ruangan, pesisir, atau industri di mana perlindungan pengorbanan yang diperpanjang dan interval pemeliharaan yang lebih lama diinginkan.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: Z275 lebih mahal daripada Z180 karena konsumsi seng yang lebih tinggi per unit area. Selisih harga terkait langsung dengan harga pasar seng dan biaya proses pelapisan.
- Ketersediaan: Kedua kelas adalah standar dan tersedia secara luas dari pabrik gulungan/strip dan lembaran utama; populer dalam konstruksi dan rantai pasokan OEM. Menentukan kelas umum seperti Z180 dan Z275 memfasilitasi pengadaan dan waktu pengiriman yang konsisten.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
Tabel: Ringkasan komparatif (kualitatif)
| Atribut | Z180 | Z275 |
|---|---|---|
| Kemampuan pengelasan (dampak proses) | Lebih baik (lebih sedikit seng yang menguap) | Sedikit lebih buruk (lebih banyak asap seng; lebih banyak persiapan) |
| Kekuatan–Kekerasan (substrat) | Netral (substrat terkontrol) | Netral (substrat terkontrol) |
| Perlindungan korosi (masa pakai) | Memadai untuk ringan/dalam ruangan | Unggul untuk lingkungan luar/yang agresif |
| Biaya | Lebih rendah | Lebih tinggi |
Rekomendasi: - Pilih Z180 jika Anda memerlukan kemampuan pembentukan yang lebih baik dan biaya material yang lebih rendah untuk komponen yang akan mengalami paparan ringan hingga sedang atau akan menerima sistem cat yang kuat dan pemeliharaan rutin. - Pilih Z275 jika persyaratan utama adalah perlindungan korosi yang lebih lama dengan pemeliharaan yang berkurang di atmosfer luar, laut, atau industri, dan Anda menerima biaya material yang lebih tinggi serta beberapa pertimbangan fabrikasi tambahan (persiapan pengelasan, jari-jari pembengkokan yang lebih besar, kontrol asap).
Catatan akhir: Karena Z180 dan Z275 merujuk pada massa pelapisan dan bukan kelas metalurgi substrat, selalu tentukan baik kelas baja dasar (misalnya, DX51D, S235, atau setara) dan kelas pelapisan dalam dokumen pengadaan. Itu memastikan bahwa kinerja mekanis dan niat perlindungan korosi terpenuhi dan menghindari ambiguitas dalam perencanaan fabrikasi dan siklus hidup.