Z180 vs Z275 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
Z180 dan Z275 adalah penunjukan pelapisan seng yang umum diterapkan pada lembaran dan gulungan baja melalui proses galvanisasi celup panas. Kedua opsi ini menghadirkan dilema pemilihan klasik bagi insinyur dan profesional pengadaan: menyeimbangkan biaya awal yang lebih rendah dan perlindungan yang memadai untuk lingkungan ringan (Z180) melawan massa seng yang lebih tinggi dan umur yang lebih lama dalam aplikasi korosif atau luar ruangan (Z275). Konteks keputusan yang khas mencakup envelope bangunan (atap, pelapis), komponen struktural yang terpapar cuaca, suku cadang otomotif, dan fabrikasi lembaran logam umum di mana perlindungan korosi, biaya siklus hidup, dan pemrosesan hilir harus seimbang.
Perbedaan praktis utama adalah massa pelapisan seng—Z275 membawa jauh lebih banyak seng per unit area dibandingkan Z180—sehingga insinyur paling sering membandingkannya berdasarkan kinerja perlindungan korosi, umur yang diharapkan, dan implikasi penanganan/pengelasan. Karena keduanya merujuk pada kelas pelapisan daripada kimia baja dasar, pemilihan substrat dan praktik galvanisasi juga mempengaruhi kinerja akhir.
1. Standar dan Penunjukan
- Standar dan spesifikasi umum yang merujuk atau menggunakan kelas pelapisan ini:
- EN 10346 (produk datar yang dilapisi celup panas secara kontinu) — menggunakan penunjukan seperti Z (seng) dengan kelas massa pelapisan (misalnya, Z100, Z275).
- ISO 14713 / ISO 1461 — pedoman untuk perlindungan korosi oleh pelapisan seng dan galvanisasi celup panas, masing-masing.
- ASTM A653 / A792 — spesifikasi lembaran baja galvanis yang umumnya menggunakan kelas berat pelapisan (sering terdaftar sebagai G60, G90 dalam praktik AS; catatan: G60 ≈ Z180, G90 ≈ Z275 berdasarkan massa).
- JIS H 8641, GB/T 2518 — standar nasional yang membahas persyaratan galvanisasi dan pelapisan.
- Klasifikasi material:
- Penunjukan “Z” berlaku untuk pelapisan seng; substrat biasanya adalah baja karbon/baja paduan rendah (bukan HSLA, baja alat, atau baja tahan karat). Substrat umum adalah baja dingin yang digulung atau baja panas yang dimaksudkan untuk galvanisasi (DX51D, S220GD, S250GD, setara ASTM A1008/A1011).
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel: Konteks komposisi khas untuk pelapisan Z dan kimia substrat karbon rendah yang khas (rentang kualitatif).
| Elemen | Pelapisan Z180 (celup panas) | Pelapisan Z275 (celup panas) | Substrat baja karbon rendah yang khas (konteks) |
|---|---|---|---|
| Zn | Konstituen utama pelapisan; massa pelapisan = 180 g/m² (kedua sisi kumulatif) | Konstituen utama; massa pelapisan = 275 g/m² (kedua sisi kumulatif) | Jejak atau tidak ada dalam substrat; bukan elemen paduan yang disengaja |
| Fe | Lapisan reaksi intermetallic mengandung fase Fe–Zn (gamma, delta, zeta) | Fase yang sama; ketebalan relatif meningkat dengan massa pelapisan | Elemen utama dari substrat |
| C, Mn, Si, P, S, Nb, Ti, V, B, N | Tidak berlaku untuk komposisi pelapisan seng (mungkin ada sebagai kotoran jejak) | Sama | Bervariasi berdasarkan kelas substrat; substrat galvanis karbon rendah biasanya memiliki C rendah (untuk formabilitas dan kemampuan las) dan Mn/Si terkontrol untuk memenuhi persyaratan mekanis |
| Penambahan paduan ke pelapisan (Al, Mg, Ni) | Hanya ada dalam pelapisan khusus (misalnya, Zn–Al–Mg atau Galfan) — tidak dalam pelapisan Z standar | Peringatan yang sama — Z275 biasanya menunjukkan massa seng biasa kecuali ditentukan sebagai pelapisan paduan | Strategi paduan substrat bersifat independen; mikro-paduan (Nb, Ti, V) digunakan dalam kelas kekuatan |
Catatan: - Z180 dan Z275 merujuk pada massa seng per unit area (g/m²) yang ditentukan oleh standar; mereka bukan baja paduan yang berbeda. - Kimia substrat baja tergantung pada persyaratan struktural/formabilitas; galvanisasi diterapkan pada baja karbon rendah yang kompatibel atau kelas yang dipersiapkan dengan baik.
Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja: - Dalam pelapisan: seng murni bertindak secara pengorbanan; setiap paduan yang disengaja (Zn–Al, Zn–Al–Mg) memodifikasi perilaku korosi dan penampilan. Pelapisan Z standar bergantung pada keunggulan elektro-kimia seng relatif terhadap besi untuk perlindungan katodik. - Dalam substrat: karbon dan mikro-paduan mengontrol kekuatan dan kemampuan pengerasan; karbon yang lebih rendah mendukung kemampuan las dan formabilitas di bawah pelapisan galvanis.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
- Mikrostruktur pelapisan: pelapisan seng celup panas pada baja membentuk beberapa lapisan dari baja ke luar: lapisan intermetallic Fe–Zn (sering dilabeli gamma, delta, zeta) yang berdekatan dengan baja, ditutupi oleh lapisan atas seng eta (η) yang hampir murni. Lapisan intermetallic relatif keras dan terikat secara metalurgi; lapisan eta luar lebih lembut, seng yang ulet.
- Efek massa pelapisan: Z275 umumnya akan memiliki lapisan eta dan intermetallic yang lebih tebal dibandingkan Z180 untuk substrat dan kondisi proses yang sama; lapisan yang lebih tebal meningkatkan kapasitas pengorbanan dan memperpanjang umur layanan dalam atmosfer korosif.
- Panas dan siklus termal: suhu tinggi (misalnya, pengeringan cat pasca-bakar atau pengelasan lokal) dapat menyebabkan difusi di antarmuka seng-baja dan potensi embrittlement zona intermetallic. Seng memiliki titik lebur yang rendah; pemrosesan suhu tinggi harus dikendalikan untuk menghindari kerusakan pelapisan atau penguapan.
- Perlakuan panas substrat: pelapisan seng biasanya diterapkan setelah penggulungan dingin dan persiapan permukaan, tidak pada baja yang dikuenching dan dipanaskan. Perlakuan termo-mekanis substrat sebagian besar independen dari pelapisan, tetapi setiap perlakuan panas setelah galvanisasi dapat mengubah mikrostruktur pelapisan dan adhesi.
4. Sifat Mekanis
Tabel: Ikhtisar efek mekanis komparatif (sifat substrat sebagian besar tidak berubah oleh pelapisan).
| Sifat | Efek untuk Z180 | Efek untuk Z275 | Interpretasi teknik |
|---|---|---|---|
| Kekuatan tarik | Tidak ada perubahan berarti pada kekuatan tarik bulk substrat | Tidak ada perubahan berarti pada kekuatan tarik bulk substrat | Massa pelapisan tidak mengubah kekuatan mekanis baja induk |
| Kekuatan luluh | Tidak berubah | Tidak berubah | Sifat mekanis ditentukan oleh kelas substrat dan pemrosesan |
| Peregangan / ulet | Pelapisan permukaan dapat retak pada tikungan yang ketat jika terlalu tertekan | Kecenderungan sedikit lebih besar untuk menunjukkan retakan pelapisan pada pembentukan ekstrem karena intermetallic yang lebih tebal dan lebih rapuh | Pilih jari-jari tikungan dan metode pembentukan yang sesuai; Z275 mungkin memerlukan pembentukan yang lebih lembut |
| Kekuatan impak | Substrat tidak terpengaruh; intermetallic yang rapuh terlokalisasi di permukaan | Sama; intermetallic yang lebih tebal dapat meningkatkan risiko pengelupasan pelapisan di bawah impak | Kekuatan komponen diatur oleh baja induk |
| Kekerasan permukaan | Seng eta luar lembut; lapisan intermetallic lebih keras | Peningkatan sedikit dalam ketebalan lapisan permukaan → peningkatan kecil dalam kekerasan permukaan | Ini bukan pengganti untuk perlakuan tahan aus |
Ringkasan: Kelas pelapisan seng (Z180 vs Z275) tidak mengubah sifat mekanis bulk dari substrat baja; perbedaan terkait permukaan dan mempengaruhi pembentukan, pembengkokan, dan daya tahan permukaan daripada tarik atau luluh.
5. Kemampuan Las
- Kemampuan las baja dasar dipengaruhi oleh kimia substrat (karbon, Mn, mikro-paduan). Namun, pelapisan galvanis memperkenalkan masalah khusus pengelasan:
- Seng menguap selama pengelasan busur, menghasilkan asap dan porositas pada las jika pelapisan ada di sambungan las.
- Kehadiran lapisan yang lebih tebal (Z275) meningkatkan massa seng yang harus dihilangkan atau diuapkan secara lokal, berpotensi memperburuk risiko asap dan porositas.
- Penggunaan rumus setara karbon membantu mengevaluasi kemampuan las substrat (pelapisan dihilangkan). Indeks umum:
- $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
- $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
- Panduan praktis:
- Hapus galvanisasi dari area las yang segera (penggilingan mekanis atau penghilangan kimia) dan gunakan ventilasi dan APD yang sesuai untuk mengontrol asap seng.
- Gunakan bahan habis pakai pengelasan dan panduan pemanasan/puncak yang sesuai dengan CE substrat; kelas pelapisan mempengaruhi jumlah pembersihan lokal yang diperlukan daripada CE itu sendiri.
- Pengelasan titik dan pengelasan tahanan lembaran yang dilapisi umum di industri; pelapisan yang lebih tebal dapat mengubah resistansi kontak dan umur elektroda.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Mechanisme: seng memberikan perlindungan katodik (pengorbanan) kepada baja yang terpapar dan membentuk produk korosi (seng oksida/hidroksikarbonat) yang memperlambat serangan lebih lanjut.
- Kinerja korosi relatif: massa seng yang lebih besar berkorelasi dengan umur perlindungan yang lebih lama dalam paparan atmosfer. Z275 umumnya akan bertahan lebih lama daripada Z180 dalam kondisi lingkungan yang serupa, terutama dalam atmosfer industri atau pesisir.
- Strategi perlindungan permukaan:
- Cat di atas galvanisasi (gulungan galvanis yang dicat sebelumnya) untuk perlindungan gabungan penghalang dan pengorbanan; pastikan kompatibilitas dan suhu pengeringan.
- Gunakan sealant tambahan, pelapisan konversi, atau lapisan atas untuk umur yang lebih lama dalam paparan agresif.
- PREN tidak berlaku untuk baja karbon yang dilapisi seng (ini berlaku untuk evaluasi ketahanan pitting baja tahan karat). Untuk pelapisan tahan karat atau Zn–Al–Mg, gunakan indeks korosi dan data uji yang sesuai.
- Ketika pelapisan seng tidak cukup, pertimbangkan pelapisan paduan (Zn–Al–Mg) atau substitusi material ke baja tahan karat atau baja cuaca.
7. Fabrikasi, Kemudahan Mesin, dan Formabilitas
- Pembentukan dan pembengkokan: pelapisan galvanis mentolerir operasi pembentukan umum, tetapi jari-jari tikungan minimum harus dihormati. Pelapisan yang lebih tebal (Z275) memiliki fraksi intermetallic yang lebih besar yang dapat menyebabkan karat putih atau retakan yang terlihat pada tikungan yang ketat.
- Memotong dan mengebor: permukaan yang dilapisi dapat menghasilkan burr dan deformasi pelapisan; umur alat mungkin sedikit terpengaruh dengan pelapisan yang lebih berat.
- Pengolahan: pelapisan relatif tipis dibandingkan dengan operasi pengolahan; praktik pengolahan standar berlaku tetapi memperhitungkan kontrol partikel dan asap.
- Penyelesaian permukaan: Z275 dapat menerima cat dan pelapisan gulungan serupa dengan Z180, meskipun persiapan permukaan (pasivasi, pelapisan konversi) memastikan adhesi.
8. Aplikasi Khas
Tabel: Penggunaan khas untuk setiap kelas pelapisan.
| Z180 (massa seng lebih rendah) | Z275 (massa seng lebih tinggi) |
|---|---|
| P panel dalam ruangan, furnitur, rangka ringan, saluran dalam ruangan | Atap, talang, flashing, pelapis eksternal, fasad |
| P panel dalam otomotif dan komponen struktural yang tidak terpapar | Peralatan pertanian, tanda luar ruangan, anggota struktural yang terpapar cuaca |
| Peralatan ringan, kotak listrik untuk lingkungan terlindungi | Komponen yang berdekatan dengan laut, suku cadang yang terpapar semprotan garam, infrastruktur luar ruangan yang tahan lama |
Rasional pemilihan: - Pilih Z180 di mana paparan terbatas, harapan hidup sedang, dan biaya material yang lebih rendah serta formabilitas/keterlasan yang baik menjadi prioritas. - Pilih Z275 di mana umur layanan yang panjang, paparan luar ruangan, atau interval pemeliharaan yang lebih rendah membenarkan biaya awal yang lebih tinggi dan praktik pembentukan/pengelasan yang sedikit lebih hati-hati.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: Z275 menggunakan lebih banyak seng dan oleh karena itu memiliki biaya bahan baku yang lebih tinggi dibandingkan Z180. Biaya tambahan harus seimbang dengan umur layanan yang diperpanjang dan pengurangan pemeliharaan.
- Ketersediaan: Kedua kelas pelapisan umumnya tersedia di seluruh dunia dalam gulungan dan lembaran dari produsen baja besar dan pusat layanan. Bentuk produk termasuk gulungan galvanis yang digulung dingin, gulungan galvanis yang dicat sebelumnya (PPGI), dan lembaran/plat galvanis.
- Waktu tunggu: kelas pelapisan standar cenderung tersedia; pelapisan paduan khusus (Zn–Al–Mg) atau pelapisan dengan massa sangat tinggi mungkin memiliki waktu tunggu yang lebih lama.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
Tabel: Ikhtisar perbandingan cepat.
| Atribut | Z180 | Z275 |
|---|---|---|
| Kemampuan las (praktis) | Baik jika pelapisan dihilangkan di las; lebih sedikit seng yang harus dikelola | Baik jika pelapisan dihilangkan; lebih banyak risiko asap seng dan keausan elektroda |
| Efek Kekuatan–Kekerasan pada substrat | Netral | Netral |
| Perlindungan korosi (umur luar ruangan yang diharapkan) | Lebih rendah | Lebih tinggi |
| Biaya | Biaya awal lebih rendah | Biaya awal lebih tinggi |
Kesimpulan: - Pilih Z180 jika: komponen digunakan di lingkungan terlindung atau dalam ruangan, biaya awal dan formabilitas maksimum adalah perhatian utama, dan umur layanan yang diharapkan sedang. Z180 cocok untuk banyak aplikasi struktural dan peralatan ringan di mana perlindungan pengorbanan memadai. - Pilih Z275 jika: komponen akan menghadapi paparan luar ruangan, atmosfer industri atau pesisir, atau ketika interval pemeliharaan yang lebih lama dan umur layanan diperlukan. Z275 lebih disukai untuk atap, talang, pelapis eksternal, dan infrastruktur di mana massa seng yang lebih tebal secara material memperpanjang umur.
Catatan praktis akhir: - Selalu tentukan kelas baja substrat secara terpisah dari kelas pelapisan seng; pastikan massa pelapisan dinyatakan sebagai g/m² sesuai konvensi EN dan apakah angka tersebut total kedua sisi atau per sisi. - Untuk komponen yang dilas, rencanakan penghilangan pelapisan di zona las, ventilasi yang memadai, dan pemilihan elektroda; konsultasikan nilai CE substrat untuk rekomendasi pemanasan/pascaweld. - Ketika ragu untuk aplikasi yang terpapar atau umur panjang, biaya tambahan Z275 sering kali menghasilkan biaya siklus hidup yang lebih rendah melalui pengurangan pemeliharaan korosi.