ZA150 vs ZA200 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

ZA150 dan ZA200 adalah penunjukan yang umum ditemui saat memilih produk baja berlapis untuk aplikasi struktural, arsitektural, dan industri. Insinyur dan tim pengadaan sering menghadapi kompromi antara ketahanan korosi, kemampuan dibentuk, kemampuan dilas, dan biaya saat memilih antara kedua opsi ini. Konteks keputusan yang khas termasuk pelapis eksterior vs. furnitur dalam ruangan, laminasi penarikan dalam vs. anggota struktural, dan rakitan yang dilas vs. bagian yang diikat dengan baut atau secara mekanis.

Berbeda dengan pengidentifikasi grade baja standar (misalnya, S355 atau A36), ZA150 dan ZA200 paling sering menggambarkan produk baja berlapis paduan seng-aluminium yang dibedakan terutama oleh massa pelapis dan kandungan paduan dari pelapis tersebut. Perbedaan teknis utama terletak pada sistem pelapisan — proporsi paduan dan massa per unit area — yang secara langsung mempengaruhi perlindungan korosi, adhesi, dan beberapa perilaku fabrikasi.

1. Standar dan Penunjukan

• ZA150 / ZA200: Umumnya digunakan sebagai penunjukan baja berlapis komersial di mana "ZA" menunjukkan pelapis paduan jenis seng-aluminium dan sufiks numerik menunjukkan massa pelapis nominal (umumnya dinyatakan sebagai g/m² total kedua sisi atau per sisi tergantung pada pemasok). Ini bukan nama grade baja metalurgi universal dalam nomenklatur ASTM/EN/JIS tetapi umum digunakan oleh pelapis gulungan dan pusat layanan baja.
• Standar dan spesifikasi internasional yang relevan yang mengatur baja berlapis (substrat dan pelapis) meliputi:
• Keluarga ASTM A653 / A792 (baja galvanis celup panas dan pelapis Zn–Al–Mg/Al–Zn) — membahas baja karbon berlapis.
• EN 10346 (baja berlapis logam celup panas secara kontinu) — mencakup definisi produk dan penandaan untuk baja berlapis.
• Standar JIS dan GB (spesifikasi nasional) yang mengatur substrat yang dilaminasi dingin dan proses pelapisan.
• Identifikasi berdasarkan kelas material:
• Material substrat di bawah pelapis ZA umumnya adalah baja karbon (ringan) (baja dingin yang rendah karbon atau bebas interstitial) — bukan stainless, alat, atau HSLA dalam sebagian besar lini produk ZA150/ZA200 yang khas.
• Pelapis adalah paduan (berbasis Zn–Al), sehingga produk jadi adalah produk baja karbon berlapis daripada kelas baja yang berbeda.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Perbedaan kinerja fungsional antara ZA150 dan ZA200 dikendalikan terutama oleh kimia pelapis (proporsi relatif Zn, Al, Mg dan tambahan minor) dan massa pelapis. Kimia substrat baja biasanya adalah baja rendah karbon konvensional yang dioptimalkan untuk pembentukan atau pengecatan.

Tabel: Fokus komposisi yang khas (substrat vs. pelapis). Catatan: komposisi spesifik pemasok bervariasi; tabel memberikan relevansi elemen yang khas daripada nilai yang preskriptif.

Elemen	Substrat baja rendah karbon yang khas (relevansi)	Pelapis ZA (jenis Zn–Al) — relevansi
C	Rendah (mengontrol kekuatan dan kemampuan dilas)	Tidak berlaku
Mn	Ada (kontrol kekuatan/deformasi)	Tidak berlaku
Si	Jumlah kecil (deoksidasi; mempengaruhi pembasahan pelapis)	Jejak mungkin
P	Rendah (risiko embrittlement jika tinggi)	Jejak mungkin
S	Rendah (inklusif mempengaruhi kemampuan dibentuk)	Jejak mungkin
Cr	Biasanya tidak ada (kecuali substrat khusus)	Jarang dalam pelapis ZA (jejak, jika ada)
Ni	Tidak relevan untuk substrat kecuali dipaduan	Jarang dalam pelapis
Mo	Tidak relevan	Jarang
V, Nb, Ti	Mikro-paduan mungkin dalam substrat untuk kekuatan	Tidak relevan
B	Jejak dalam substrat kadang-kadang	Tidak relevan
N	Terkendali dalam substrat untuk beberapa baja	Tidak relevan
Zn	Tidak ada dalam substrat	Elemen utama dari pelapis (mayoritas)
Al	Tidak ada dalam substrat	Tambahan paduan ke Zn — meningkatkan kinerja penghalang dan pengorbanan
Mg	Tidak ada dalam substrat	Sering ditambahkan dalam jumlah kecil untuk meningkatkan ketahanan korosi dan adhesi
Lainnya (Si, Sn, Bi)	Umumnya jejak dalam substrat	Tambahan minor digunakan oleh beberapa pelapis untuk menyesuaikan sifat

Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja: - Meningkatkan kandungan Al dalam pelapis Zn–Al umumnya meningkatkan perlindungan penghalang dan kemampuan pengecatan, mengurangi karat putih, dan dapat memodifikasi perilaku pengorbanan. - Tambahan kecil Mg sering meningkatkan ketahanan korosi atmosfer dan mengurangi pemotongan pada goresan. - Massa pelapis yang lebih tinggi (misalnya, ZA200 vs ZA150) meningkatkan seng pengorbanan yang tersedia dan memperpanjang masa perlindungan, semua hal lain dianggap sama.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

ZA150 dan ZA200 berbeda terutama dalam mikrostruktur pelapis, bukan dalam mikrostruktur baja bulk (kecuali ketika substrat khusus ditentukan).

• Mikrostruktur substrat:
• Baja dasar untuk produk berlapis ini umumnya adalah baja rendah karbon yang dilaminasi dingin dengan mikrostruktur ferit–pearlit (atau sepenuhnya feritik untuk baja bebas interstitial). Perlakuan panas substrat biasanya terbatas pada siklus anil yang digunakan selama proses penggulungan dingin; substrat tidak dimaksudkan untuk perlakuan quench/tempering tambahan setelah pelapisan.
• Mikrostruktur pelapis:
• Pelapis Zn–Al mengeras untuk membentuk struktur dupleks: lapisan paduan Zn–Al luar dan lapisan reaksi intermetallic di antarmuka baja-pelapis. Al mengurangi laju pertumbuhan dan memodifikasi pembentukan fase dibandingkan dengan Zn murni, menghasilkan lapisan intermetallic yang lebih halus dan perilaku adhesi yang berbeda.
• ZA200 (massa pelapis lebih tinggi) akan memiliki lapisan paduan yang lebih tebal dan zona intermetallic yang lebih tebal dibandingkan ZA150 ketika diproses secara identik.
• Respons perlakuan panas/proses:
• Proses normalisasi atau quench & temper umumnya tidak diterapkan pada bagian jadi berlapis karena dapat merusak pelapis; paparan termal selama pemrosesan (misalnya, dalam pembentukan atau pengelasan) dapat menyebabkan pertumbuhan intermetallic lokal atau perubahan spangle.
• Siklus termal selama garis galvanisasi/pelapisan kontinu (anil pendek) mengontrol pembasahan pelapis, pembentukan intermetallic, dan proporsi paduan akhir.

4. Sifat Mekanik

Sifat mekanik produk jadi didominasi oleh baja substrat; pelapis memberikan kontribusi kecil terhadap kekuatan mekanik bulk tetapi sangat penting untuk perlindungan permukaan.

Tabel: Harapan sifat mekanik komparatif (rentang khas untuk produk baja rendah karbon berlapis).

Sifat	ZA150 (baja rendah karbon berlapis yang khas)	ZA200 (baja rendah karbon berlapis yang khas)
Kekuatan tarik (MPa)	Rentang substrat yang khas (misalnya, 220–420) — pelapis tidak signifikan	Rentang yang dikendalikan substrat yang sama
Kekuatan luluh (MPa)	Dikendalikan substrat (misalnya, 140–350)	Sama
Peregangan (%)	Dikendalikan substrat (misalnya, 15–40%)	Sama
Kekerasan impak	Tergantung substrat; pelapis memiliki sedikit efek pada suhu ambient	Sama
Kekerasan permukaan	Pelapis sedikit lebih keras daripada Zn murni tergantung pada kandungan Al	Kekerasan permukaan sedikit lebih tinggi dengan pelapis yang lebih tebal/lebih banyak paduan

Mana yang lebih kuat, lebih tangguh, lebih ulet, dan mengapa: - Kekuatan/tangguh/kelenturan berasal dari metalurgi substrat. Ketika ZA150 dan ZA200 menggunakan substrat yang identik, perbedaan sifat mekanik tidak signifikan. - Pelapis mempengaruhi kekerasan permukaan dan perilaku tepi aus/luka lokal; pelapis ZA200 yang lebih tebal mungkin menunjukkan ketahanan yang sedikit lebih tinggi terhadap abrasi lapisan permukaan. - Ductility/kemampuan dibentuk dapat dipengaruhi oleh massa pelapis dan paduan: pelapis yang lebih berat dan lapisan intermetallic yang lebih rapuh dapat mengurangi kinerja pembentukan regangan dan mendorong retak pelapis selama deformasi yang parah.

5. Kemampuan Dilas

Kemampuan dilas sebagian besar dikendalikan oleh kimia substrat (karbon dan elemen pengerasan lainnya) dan oleh keberadaan serta komposisi pelapis.

• Karbon dan pengerasan:
• Kandungan karbon dan elemen paduan yang lebih tinggi meningkatkan risiko retak zona las. Banyak produk berlapis ZA menggunakan substrat rendah karbon, rendah paduan untuk mempertahankan kemampuan dilas yang baik.
• Efek pelapis:
• Pelapis memperkenalkan seng ke dalam kolam las selama pengelasan busur, yang dapat menyebabkan porositas, peningkatan percikan, dan cacat terkait penguapan. Pelapis yang lebih tebal (ZA200) menghasilkan lebih banyak seng di sambungan dibandingkan pelapis yang lebih tipis (ZA150), meningkatkan potensi untuk masalah ini.
• Formula penilaian (penggunaan kualitatif):
• Indeks setara karbon (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ Gunakan ini untuk mengevaluasi kemampuan dilas substrat: $CE_{IIW}$ yang lebih tinggi → kebutuhan pra-panas dan perlakuan pasca-las yang lebih besar.
• Pcm untuk kerentanan retak dingin: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ $P_{cm}$ yang lebih tinggi meningkatkan risiko retak dingin yang dibantu hidrogen.
• Implikasi praktis:
• Untuk pengelasan busur manual dan robotik, penghilangan pelapis yang bersih di area las atau proses pengelasan yang tepat (misalnya, MIG dengan kecepatan perjalanan yang lebih tinggi, pengelasan laser, atau penggunaan fluks/pengisi yang dirancang untuk baja galvanis) mengurangi masalah.
• Pemanasan awal, kontrol input panas, dan pembersihan pasca-las adalah mitigasi umum. ZA200 mungkin memerlukan langkah-langkah yang lebih agresif dibandingkan ZA150 untuk desain sambungan yang sama karena kandungan seng yang lebih besar di las.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

Pelapis ZA dimaksudkan untuk meningkatkan perlindungan korosi atmosfer dibandingkan dengan baja yang tidak dilapisi. Mereka beroperasi dengan kombinasi perlindungan penghalang dan galvanik (pengorbanan).

• Untuk substrat non-stainless:
• Strategi perlindungan meliputi pemilihan paduan pelapis (formulasi Zn–Al–Mg), massa pelapis (ZA150 vs ZA200), pengecatan atau pelapis konversi di atas lapisan ZA, dan perlakuan tepi.
• Massa pelapis yang lebih tebal (ZA200) meningkatkan masa pakai di bawah lingkungan yang sama karena lebih banyak material pengorbanan tersedia dan lapisan penghalang lebih kuat.
• Indeks stainless (PREN) tidak berlaku:
• Untuk paduan stainless, PREN mengevaluasi ketahanan terhadap pitting: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Produk berlapis ZA bukanlah baja stainless; oleh karena itu PREN tidak relevan untuk ZA150/ZA200.
• Panduan praktis:
• Pilih ZA200 untuk lingkungan luar ruangan atau pesisir yang lebih keras jika massa pelapis yang lebih tinggi dan kemungkinan paduan yang dimodifikasi (misalnya, tambahan Mg) tersedia.
• Untuk sistem yang dicat, pelapis ZA berkualitas lebih tinggi memberikan adhesi dan perilaku penghalang yang lebih baik dalam jangka panjang.

7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemampuan Dibentuk

• Pemotongan (shearing, laser, plasma):
• Pelapis yang lebih tebal (ZA200) dapat menghasilkan lebih banyak terak dan mempengaruhi kualitas tepi. Parameter pemotongan laser perlu disesuaikan untuk memperhitungkan komposisi dan ketebalan pelapis.
• Pembentukan dan pembengkokan:
• ZA150 umumnya menawarkan kemampuan dibentuk yang lebih baik pada bagian yang sangat dikerjakan karena ketebalan pelapis yang lebih rendah dan lapisan intermetallic yang lebih tipis; ZA200 dapat lebih rentan terhadap retak pelapis dan pengelupasan pada tikungan yang ketat.
• Gunakan kupon uji untuk operasi pembentukan kritis untuk mengonfirmasi perilaku pelapis di bawah regangan yang dimaksudkan.
• Kemudahan pemesinan:
• Produk berlapis biasanya dipotong atau dibor sebelum pemesinan berat; pemesinan melalui pelapis mungkin dilakukan tetapi menghasilkan keausan alat tambahan dan memerlukan kontrol chip untuk paduan seng.
• Penyelesaian:
• Sistem cat terikat secara efektif pada pelapis Zn–Al, tetapi persiapan permukaan dan perlakuan pasivasi penting untuk kualitas penyelesaian yang konsisten.

8. Aplikasi Khas

ZA150 (pelapis lebih ringan)	ZA200 (pelapis lebih berat)
Chassis peralatan interior, saluran HVAC dalam ruangan, panel cat dengan lingkungan terkendali	Atap eksterior dan fasad di atmosfer yang cukup agresif
Papan dalam otomotif di mana kemampuan dibentuk dan kemampuan pengecatan sangat penting	Trim bangunan, talang, dan flashing eksternal yang memerlukan masa korosi yang lebih lama
Bagian yang dicetak ringan, di mana biaya diprioritaskan di atas masa pakai maksimum	Tanda luar ruangan, instalasi pesisir atau industri yang memerlukan perlindungan ekstra

Rasional pemilihan: - Pilih ZA150 ketika kemampuan dibentuk yang tinggi, biaya lebih rendah, dan perlindungan yang memadai untuk lingkungan ringan adalah persyaratan utama. - Pilih ZA200 ketika masa korosi yang lebih lama, cadangan pengorbanan yang lebih tebal, dan tindakan penghalang yang lebih kuat adalah prioritas meskipun biaya sedikit lebih tinggi dan potensi pengurangan dalam kinerja pembentukan yang parah.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Pendorong biaya:
• Massa pelapis (ZA200 > ZA150) — lebih banyak paduan yang dikonsumsi, biaya material lebih tinggi.
• Kompleksitas paduan (tambahan Al/Mg meningkatkan biaya).
• Proses dan sertifikasi pemasok.
• Ketersediaan:
• Baik ZA150 maupun ZA200 umumnya tersedia dari pelapis gulungan utama dan pusat layanan dalam bentuk lembaran/gulungan standar. Formulasi paduan khusus atau pelapis yang sangat tebal mungkin menjadi pendorong waktu tunggu.
• Bentuk produk:
• Umumnya ditawarkan sebagai gulungan, lembaran, dan gulungan pra-cat (PPCP). Pelapis yang lebih tebal mungkin kurang umum dalam ketebalan yang lebih tipis atau dalam varian paduan khusus.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel: Perbandingan cepat

Karakteristik	ZA150	ZA200
Kemampuan dilas (praktis)	Lebih mudah (lebih sedikit seng di las)	Lebih menantang (lebih banyak penguapan seng)
Kekuatan–Tangguh (substrat)	Dikendalikan substrat; serupa	Dikendalikan substrat; serupa
Perlindungan korosi	Masa pakai lebih rendah dibandingkan ZA200	Cadangan pengorbanan lebih tinggi dan masa pakai lebih lama
Kemampuan dibentuk	Lebih baik untuk pembentukan yang parah	Berkurang untuk pembentukan yang parah (risiko lebih besar dari retak pelapis)
Biaya	Lebih rendah	Lebih tinggi

Rekomendasi: - Pilih ZA150 jika: - Anda membutuhkan kemampuan dibentuk yang unggul dan jari-jari pembengkokan yang ketat pada panel atau bagian yang dicetak. - Lingkungan layanan adalah ringan hingga sedang dan optimasi biaya penting. - Frekuensi pengelasan dan manajemen kualitas las mendukung massa pelapis yang lebih rendah. - Pilih ZA200 jika: - Masa korosi atmosfer yang lebih lama diperlukan (lingkungan luar ruangan, pesisir, atau industri). - Desain memprioritaskan umur pelapis dan pengurangan pemeliharaan di atas peningkatan biaya yang marginal. - Sambungan yang dilas diminimalkan atau prosedur pengelasan dioptimalkan untuk menangani kandungan seng yang lebih tinggi.

Catatan akhir: ZA150 dan ZA200 sebaiknya dievaluasi sebagai pilihan sistem berlapis daripada grade baja dasar yang berbeda. Untuk proyek kritis, minta lembar data pemasok yang menunjukkan massa pelapis nominal (g/m²), komposisi paduan terperinci dari pelapis, data uji adhesi dan korosi, dan lakukan percobaan pembentukan/pengelasan dengan material yang dimaksudkan untuk produksi sebelum pemilihan akhir.