GI vs GA – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

O aço galvanizado por imersão a quente (comumente chamado de GI) e o aço galvannealed (GA) são dois dos produtos de aço revestido mais amplamente utilizados em arquitetura, indústria automotiva, de eletrodomésticos e na manufatura industrial geral. Engenheiros e profissionais de compras rotineiramente equilibram prioridades de projeto concorrentes — resistência à corrosão versus pintabilidade, conformabilidade versus soldabilidade, e custo do componente versus desempenho ao longo do ciclo de vida — ao escolher entre esses revestimentos.

A distinção técnica definidora é metalúrgica: o GI mantém uma camada relativamente pura de zinco na superfície do aço, enquanto o GA passa por tratamento térmico para formar uma camada de liga zinco-ferro na interface. Essa diferença implica em quimias superficiais divergentes, respostas mecânicas distintas na conformação e união, e comportamentos divergentes no acabamento posterior, razão pela qual GI e GA são frequentemente comparados em projetos de produtos e seleção de processos.

1. Normas e Designações

Principais normas e especificações que abrangem os aços galvanizados por imersão a quente e galvannealed incluem:

• ASTM/ASME
• ASTM A653 / A653M — Chapa de aço revestida com zinco (galvanizada) ou liga zinco-ferro (galvannealed) pelo processo de imersão a quente.
• ASTM A879 / A879M — Chapas de aço galvanizadas por imersão a quente, etc. (especificações relacionadas).
• EN / CEN
• EN 10346 — Produtos planos de aço revestidos continuamente por imersão a quente (abrange galvanizado e galvannealed).
• JIS (Japão)
• JIS G3302 — Chapas, lâminas e tiras de aço revestidas com zinco por imersão a quente (galvanizado).
• JIS G3312 / normas relacionadas para formas galvanizadas e galvannealed (nomenclatura varia).
• GB / China
• GB/T 2518 e GB/T 2519 (e outros) — Comumente referenciados para chapas e tiras revestidas com zinco por imersão a quente.

Classificação: GI e GA são revestimentos aplicados a aços carbono/baixo-liga laminados a frio. Os graus de base são tipicamente aços de baixo carbono (aços carbono macios/processos ou aços sem interstício) e não aços inoxidáveis, HSLA ou aço-ferramenta. Os tipos de revestimento são distinguidos como zinco (GI) ou liga zinco-ferro (GA), e não como diferentes classes metalúrgicas do aço base.

2. Composição Química e Estratégia de Ligas

Abaixo está uma comparação representativa da composição química típica do substrato de aço usado para produtos GI e GA. Estes são intervalos indicativos para aços comerciais de baixo carbono laminados a frio comuns para galvanização/galvannealing; a composição real deve ser obtida no certificado do laminador ou na especificação aplicável.

Elemento	Intervalo típico — substrato GI/GA (representativo)
C	0,01 – 0,12 wt%
Mn	0,10 – 0,80 wt%
Si	0,00 – 0,30 wt%
P	≤ 0,05 wt% (controle típico)
S	≤ 0,02 wt% (controle típico)
Cr	traços – frequentemente não adicionado intencionalmente
Ni	traços – normalmente não adicionado
Mo	traços – normalmente não adicionado
V	traços – possível em variantes microaleadas
Nb (Cb)	traços – possível em aços microaleados de alta resistência
Ti	traços – possível em aços sem interstício / estabilizados
B	traços (ppm) – usado em alguns graus HSLA
N	controlado em ppm baixos nos aços IF

Notas sobre a estratégia de ligas: - Para GI/GA, o substrato é usualmente um aço de baixo carbono para preservar a conformabilidade e limitar trincas induzidas por hidrogênio durante o revestimento e pós-processamento. - Microaleações (Nb, V, Ti) são usadas seletivamente para obter maior resistência via precipitação, frequentemente em linhas de produto específicas (ex.: aços comerciais de alta resistência) e não em aços padrão GI/GA commodity. - A química do revestimento difere: GI retém predominantemente zinco metálico com pequena incorporação de Fe na interface; GA é produzido pelo recozimento em ar após galvanização para promover interdiffusão de Fe e Zn, formando fases intermetálicas zinco-ferro (ex.: fases Γ, δ, ζ dependendo do processo).

Como as ligas afetam as propriedades: - Carbono e Mn controlam principalmente resistência à tração e temperabilidade—níveis mais altos aumentam a resistência mas reduzem conformabilidade e soldabilidade. - Si e P podem acelerar as reações de galvanização (Si é conhecido como elemento ativador na galvanização) e afetam a adesão e espessura do revestimento. - Elementos microaleantes (Nb, V, Ti) aumentam resistência e podem afetar soldabilidade e conformabilidade se presentes em quantidades significativas.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas: - Substrato (tanto GI quanto GA): microestrutura ferrítica de aço de baixo carbono laminado a quente/laminado a frio com perlita geralmente mínima ou ausente em aços muito baixos em carbono; variantes microaleadas podem conter precipitados finos. - Microestrutura do revestimento GI: predominantemente zinco metálico com uma fina camada rica em ferro adjacente ao aço; a camada externa de zinco é relativamente macia, dúctil e livre de grandes camadas de compostos intermetálicos. - Microestrutura do revestimento GA: camada contínua de liga zinco-ferro produzida por recozimento após galvanização por imersão a quente. Essa camada contém fases intermetálicas com maior teor de ferro e é mais dura e mais frágil que a camada superior de zinco puro.

Tratamento térmico / rotas de processo: - Galvanização (GI): o aço é limpo, flocado e imerso em banho de zinco fundido; o resfriamento forma uma camada externa predominantemente pura de zinco. Não há tratamento térmico intencional após a imersão. - Galvannealing (GA): após etapa de imersão, a tira revestida é recozida em ar ou atmosfera oxidante (tipicamente em linha contínua). O recozimento promove difusão entre Zn e Fe para produzir o revestimento ligado. Temperatura, tempo do recozimento e velocidade de linha controlam a espessura da camada da liga e a composição das fases.

Efeitos do processamento: - O recozimento GA pode temperar levemente o substrato de aço (dependendo da temperatura/tempo) e pode homogeneizar tensões residuais originadas pelo trabalho a frio anterior; esses ciclos térmicos podem afetar marginalmente propriedades mecânicas. - Tratamentos termomecânicos do substrato (ex.: laminação controlada ou TMCP) são relevantes quando se requer produtos GI/GA de maior resistência; o processo do revestimento deve ser ajustado para evitar defeitos no revestimento.

4. Propriedades Mecânicas

As propriedades mecânicas dos produtos revestidos dependem principalmente da especificação do substrato e de eventuais processos pós-revestimento. O revestimento em si contribui marginalmente para o comportamento à tração total, mas influencia fortemente o comportamento local na flexão, conformação e dureza superficial.

Propriedade	GI típico (zinco por imersão a quente)	GA típico (galvannealed)
Resistência à tração (UTS)	Dependente do substrato (ex.: 270–420 MPa para graus comerciais comuns)	Mesma faixa dependente do substrato
Limite de escoamento (offset 0,2%)	Dependente do substrato (ex.: 140–350 MPa)	Mesma faixa dependente do substrato
Alongamento (A%)	Dependente do substrato (ex.: 20–35%)	Dependente do substrato, mas GA pode apresentar ductilidade local à superfície menor
Tenacidade ao impacto	Dependente do substrato; revestimento tem efeito mínimo no conjunto	Tenacidade ao impacto semelhante; fragilidade do revestimento pode influenciar comportamento na entalhe de borda
Dureza superficial	Camada superior de zinco macia (baixo HV)	Camada de liga zinco-ferro mais dura e frágil (dureza superficial maior)

Interpretação: - Para desempenho mecânico geral, peças GI e GA comportam-se de forma similar quando o grau de aço subjacente é idêntico. As diferenças ocorrem na interface revestimento/substrato: revestimentos GA são mais duros e frágeis, o que pode reduzir a conformabilidade local e aumentar a propensão à fissuração do revestimento em dobras apertadas ou conformação severa por estiramento. - A camada de liga do GA confere maior dureza superficial e melhor aderência de tinta, mas pode comprometer raios de curvatura e ductilidade nas bordas em comparação com GI.

5. Soldabilidade

A soldabilidade depende da química do substrato, tipo de revestimento e controle do processo.

Influências chave: - Teor de carbono base e ligas combinadas controlam a suscetibilidade a trincas a frio e temperabilidade. Carbono e liga elevados => maior necessidade de pré-aquecimento/pós-aquecimento. - Tipo de revestimento afeta soldagem por ponto e soldagem a arco: - GI (zinco exterior): o zinco evapora quando aquecido, produzindo porosidade, respingos e possível fragilização na zona de solda; são necessários ajustes no processo e uso de proteção gasosa. - GA (liga zinco-ferro): camada da liga tende a ser mais estável durante soldagem por resistência em pontos e pode favorecer formação de penetração (nugget) melhor que GI, mas o teor local de Fe–Zn influencia o comportamento de fusão.

Índices úteis de soldabilidade: - Equivalente de carbono (forma IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm (indicador de soldagem/trincas em junta soldada): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação qualitativa: - Use estas fórmulas para avaliar a necessidade de pré-aquecimento, controle de temperatura entre passes ou tratamento térmico pós-soldagem. Para ambos os aços revestidos GI e GA, valores menores de $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ indicam melhor soldabilidade. - Na prática, a remoção do revestimento ou parâmetros de soldagem ajustados (corrente menor, ciclo mais rápido, soldagem por pontos com descarga capacitiva para GI) são usados para controlar problemas relacionados ao zinco na soldagem. GA geralmente apresenta melhor consistência na soldagem por pontos por resistência devido à camada de liga, mas a soldagem por arco ainda deve controlar os efeitos do vapor de zinco.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

Os aços revestidos não inoxidáveis dependem da proteção sacrificial do zinco. As diferenças no desempenho à corrosão e comportamento de acabamento decorrem da morfologia e química do revestimento.

• GI (zincagem por imersão a quente): o revestimento metálico externo de zinco oferece excelente proteção galvânica; a camada externa de zinco puro corrói preferencialmente e forma produtos de corrosão protetores de zinco (ex.: hidroxicarbonato de zinco) em muitas atmosferas.
• GA (galvannealed): a camada de liga zinco-ferro fornece proteção galvânica similar ao GI, porém com características diferentes dos produtos de corrosão. A superfície ligada tende a promover forte aderência da pintura e comportamento controlado de ferrugem superficial, frequentemente benéfico para pintura subsequente.

Aços inoxidáveis: Caso o material inoxidável esteja em consideração, utilize o PREN para resistência à corrosão localizada: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Este índice não se aplica a GI/GA pois são aços carbono com revestimentos à base de zinco.

Quando os índices não são aplicáveis: - Não aplique PREN a aços galvanizados; em vez disso, avalie a classe ambiental esperada, espessura do revestimento de zinco (g/m² ou µm) e eventuais sistemas de passivação ou pintura pós-revestimento.

7. Fabricação, Usinabilidade e Conformabilidade

O comportamento na conformação e acabamento diverge significativamente:

Conformabilidade: - GI: o zinco externo mais dúctil permite raios de curvatura menores e melhor conformação por estiramento com menor risco de trincas no revestimento. Contudo, conformações severas podem afinar ou romper a camada de zinco, expondo o aço nu. - GA: a camada de liga é mais dura e quebradiça, aumentando o risco de trincas, pulverização ou desplacamento do revestimento durante conformação severa. GA é frequentemente restrito a aplicações com conformação moderada ou onde é exigida pintura.

Dobramento e calandramento: - GI tolera raios de dobra menores e operações de calandramento mais severas sem perda significativa do revestimento. - GA requer raios de dobra maiores e ferramentas otimizadas para evitar falhas na camada.

Usinabilidade: - Ambos os produtos são usinados basicamente como o aço base; o revestimento contribui para desgaste das ferramentas e variações de acabamento superficial. A superfície mais dura do GA pode aumentar o desgaste abrasivo das ferramentas; GI tende a ser menos abrasivo.

Acabamento: - GA é preferido quando a aderência da pintura subsequente é crítica, pois a superfície rica em ferro oferece melhor ligação química e menor escorrimento durante processos de fosfatização ou pré-tratamento. GI geralmente requer revestimentos de conversão ou pré-tratamento para atingir aderência equivalente da pintura.

8. Aplicações Típicas

GI (Zinco por imersão a quente)	GA (Galvannealed)
Telhados e fachadas, calhas, elementos estruturais externos onde resistência à corrosão e baixo custo são prioridades	Componentes de carroceria automotiva (estruturas internas, algumas peças externas pré-pintadas), peças de eletrodomésticos onde pintabilidade e soldagem por pontos são críticas
Equipamentos agrícolas, cercas, postes de sinalização	Peças que requerem aderência consistente da pintura e eletrodeposição subsequente (e-coat)
Chapas metálicas industriais gerais onde flexibilidade de dobra e proteção galvânica em campo são necessárias	Componentes que precisam ser soldados (soldagem por pontos por resistência) e depois pintados, onde qualidade de borda e aparência da pintura importam

Racional da seleção: - Escolha GI quando a prioridade for proteção sacrificial, custo-benefício e ductilidade na conformação. - Escolha GA quando sistemas de pintura posteriores, uniformidade superficial e compatibilidade com soldagem/montagem forem prioritários, mesmo com custo de revestimento ligeiramente maior e limites reduzidos de conformação.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: GI é geralmente a opção mais econômica por dispensar o passo de recozimento/ligação que cria o GA. GA adiciona processamento (Recozimento em linha) e controle mais rigoroso de química e parâmetros, acarretando um prêmio modesto.
• Disponibilidade: Ambos GI e GA são amplamente disponíveis globalmente em chapas, bobinas e diversos pesos de revestimento. A disponibilidade de GA pode ser mais restrita em certos mercados regionais ou em alguns pesos de revestimento/graus devido à capacidade da linha; recomenda-se verificar prazos e quantidades mínimas de pedido.
• Formas do produto: bobinas e chapas cortadas sob medida são comuns para ambos; produtos pré-pintados podem usar GA ou GI tratado conforme o processo de pintura.

10. Resumo e Recomendação

Tabela-resumo

Atributo	GI	GA
Soldabilidade (geral)	Boa com controles de processo; problemas com vapor de zinco na soldagem por arco	Maior consistência na soldagem por pontos por resistência; camada de liga influencia a fusão
Resistência – Tenacidade (substrato)	Depende do substrato; revestimento macio	Mesmo substrato; revestimento mais duro na superfície
Custo	Menor (sem passo de recozimento/ligação)	Maior (processamento adicional/recozimento)

Recomendações finais: - Escolha GI se precisar de proteção anticorrosiva sacrificial econômica com excelente conformabilidade e ductilidade na dobra (ex.: telhados, estruturas externas, componentes muito conformados). GI é a escolha prática padrão quando raios apertados ou conformação severa são necessários e a pintura é opcional ou aplicada no campo. - Escolha GA se a aderência da pintura, aparência consistente após o revestimento e melhor desempenho na soldagem por pontos por resistência (comum na fabricação automotiva e de eletrodomésticos) forem requisitos. GA é preferível quando processos finais (e-coat, pintura a pó, forno) e uniformidade superficial são fatores de projeto.

Nota final: GI e GA não são graus alternativos de aço no sentido metalúrgico, mas opções distintas de revestimento/processo aplicadas a substratos de aço baixo carbono. A escolha correta deve basear-se em avaliação integrada da severidade da conformação, vida útil anticorrosiva requerida, métodos de soldagem/junção, requisitos de pintura/acabamento e custo total do ciclo de vida. Solicite certificados de fábrica e dados do processo de revestimento aos fornecedores para validar massa do revestimento (g/m²), composição de fase (para GA) e parâmetros da linha ao finalizar especificações.