Z180 vs Z275 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

Z180 e Z275 são designações comuns de revestimento de zinco aplicadas a chapas e bobinas de aço pelo processo de galvanização a quente. As duas opções apresentam um dilema clássico de seleção para engenheiros e profissionais de compras: equilibrar o custo inicial mais baixo e a proteção adequada para ambientes leves (Z180) contra uma maior massa de zinco e maior durabilidade em aplicações corrosivas ou ao ar livre (Z275). Os contextos típicos de decisão incluem envoltórios de edifícios (telhados, revestimentos), componentes estruturais expostos ao clima, peças automotivas e fabricação geral de chapas metálicas onde a proteção contra corrosão, o custo do ciclo de vida e o processamento subsequente devem ser equilibrados.

A principal diferença prática é a massa do revestimento de zinco—Z275 possui substancialmente mais zinco por unidade de área do que Z180—portanto, os engenheiros geralmente os comparam com base no desempenho de proteção contra corrosão, vida útil esperada e implicações de manuseio/soldagem. Como ambos se referem à classe de revestimento em vez da química do aço base, a seleção do substrato e a prática de galvanização também influenciam o desempenho final.

1. Normas e Designações

• Normas e especificações comuns que referenciam ou utilizam essas classes de revestimento:
• EN 10346 (produtos planos revestidos a quente de forma contínua) — utiliza designações como Z (zinco) com classes de massa de revestimento (por exemplo, Z100, Z275).
• ISO 14713 / ISO 1461 — diretrizes para proteção contra corrosão por revestimentos de zinco e galvanização a quente, respectivamente.
• ASTM A653 / A792 — especificações de chapas de aço galvanizado que comumente utilizam classes de peso de revestimento (frequentemente listadas como G60, G90 na prática dos EUA; nota: G60 ≈ Z180, G90 ≈ Z275 por massa).
• JIS H 8641, GB/T 2518 — normas nacionais que abordam requisitos de galvanização e revestimento.
• Classificação de material:
• A designação “Z” se aplica ao revestimento de zinco; o substrato é tipicamente um aço carbono/ligado de baixo teor (não HSLA, ferramenta ou aço inoxidável). Os substratos comuns são aços de baixo carbono laminados a frio ou a quente destinados à galvanização (DX51D, S220GD, S250GD, equivalentes ASTM A1008/A1011).

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Tabela: Contexto de composição típica para revestimentos Z e química típica de substrato de baixo carbono (faixas qualitativas).

Notas: - Z180 e Z275 referem-se à massa de zinco por unidade de área (g/m²) especificada por normas; não são aços de liga distintos. - A química do substrato de aço depende dos requisitos estruturais/conformabilidade; a galvanização é aplicada a aços de baixo carbono compatíveis ou classes devidamente preparadas.

Como a liga afeta o desempenho: - No revestimento: o zinco puro atua de forma sacrificial; qualquer liga intencional (Zn–Al, Zn–Al–Mg) modifica o comportamento de corrosão e a aparência. Os revestimentos Z padrão dependem da nobreza eletroquímica do zinco em relação ao ferro para proteção catódica. - No substrato: carbono e microligação controlam a resistência e a temperabilidade; menor carbono favorece a soldabilidade e a conformabilidade sob o revestimento galvanizado.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

• Microestrutura do revestimento: um revestimento de zinco galvanizado a quente sobre o aço forma várias camadas do aço para fora: camadas intermetálicas Fe–Zn (frequentemente rotuladas como gama, delta, zeta) adjacentes ao aço, cobertas por uma camada superior de zinco eta (η) quase puro. A camada intermetálica é relativamente dura e ligada metalurgicamente; a camada externa eta é zinco mais macio e dúctil.
• Efeito da massa do revestimento: Z275 geralmente terá camadas eta e intermetálicas mais espessas do que Z180 para o mesmo substrato e condições de processo; camadas mais espessas aumentam a capacidade sacrificial e estendem a vida útil em atmosferas corrosivas.
• Calor e ciclos térmicos: temperaturas elevadas (por exemplo, cura de pintura pós-cozimento ou soldagem localizada) podem causar difusão na interface zinco-aço e potencial fragilização da zona intermetálica. O zinco tem um baixo ponto de fusão; o processamento em alta temperatura deve ser controlado para evitar danos ao revestimento ou vaporização.
• Tratamento térmico do substrato: o revestimento de zinco é tipicamente aplicado após a laminação a frio e preparação da superfície, não em aços temperados e revenidos. Tratamentos termo-mecânicos do substrato são em grande parte independentes do revestimento, mas qualquer tratamento térmico após a galvanização pode alterar a microestrutura e a adesão do revestimento.

4. Propriedades Mecânicas

Tabela: Visão geral comparativa do efeito mecânico (propriedades do substrato em grande parte inalteradas pelo revestimento).

Resumo: A classe de revestimento de zinco (Z180 vs Z275) não altera as propriedades mecânicas em massa do substrato de aço; as diferenças estão relacionadas à superfície e influenciam a conformação, dobra e durabilidade da superfície, em vez de tração ou escoamento.

5. Soldabilidade

• A soldabilidade do aço base é impulsionada pela química do substrato (carbono, Mn, microligação). No entanto, os revestimentos galvanizados introduzem questões específicas de soldagem:
• O zinco volatiliza durante a soldagem por arco, produzindo fumos e porosidade nas soldas se o revestimento estiver presente na junta de solda.
• A presença de uma camada mais espessa (Z275) aumenta a massa de zinco que deve ser removida ou vaporizada localmente, potencialmente exacerbando os riscos de fumaça e porosidade.
• O uso de fórmulas de equivalente de carbono ajuda a avaliar a soldabilidade do substrato (revestimento removido). Índices comuns:
• $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
• $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
• Orientações práticas:
• Remova a galvanização da área de solda imediata (desgaste mecânico ou decapagem química) e use ventilação e EPI apropriados para controlar os fumos de zinco.
• Use consumíveis de soldagem e diretrizes de pré-aquecimento/pico apropriadas para o CE do substrato; a classe de revestimento afeta a quantidade de limpeza local necessária, em vez do CE em si.
• A soldagem por pontos e a soldagem por resistência de chapas revestidas são comuns na indústria; revestimentos mais espessos podem alterar a resistência de contato e a vida útil do eletrodo.

6. Corrosão e Proteção Superficial

• Mecanismo: o zinco fornece proteção catódica (sacrificial) ao aço exposto e forma produtos de corrosão (óxido/hidroxicarbonato de zinco) que retardam o ataque adicional.
• Desempenho relativo contra corrosão: maior massa de zinco correlaciona-se com maior vida útil de proteção em exposições atmosféricas. Z275 geralmente durará mais que Z180 em condições ambientais semelhantes, especialmente em atmosferas industriais ou marinhas.
• Estratégias de proteção superficial:
• Pintura sobre galvanização (bobina galvanizada pré-pintada) para proteção combinada de barreira e sacrificial; garantir compatibilidade e temperaturas de cura.
• Use selantes adicionais, revestimentos de conversão ou camadas superiores para vida útil estendida em exposições agressivas.
• PREN não é aplicável a aços carbono revestidos de zinco (aplica-se à avaliação de resistência à picotagem de aços inoxidáveis). Para revestimentos inoxidáveis ou Zn–Al–Mg, use índices de corrosão apropriados e dados de teste.
• Quando os revestimentos de zinco não são suficientes, considere revestimentos de liga (Zn–Al–Mg) ou substituição de material por aços inoxidáveis ou de resistência ao tempo.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Conformabilidade

• Conformação e dobra: revestimentos galvanizados toleram operações comuns de conformação, mas os raios de dobra mínimos devem ser respeitados. Revestimentos mais espessos (Z275) têm uma fração intermetálica maior que pode causar ferrugem branca ou rachaduras visíveis em dobras apertadas.
• Corte e perfuração: superfícies revestidas podem produzir rebarbas e deformação do revestimento; a vida útil da ferramenta pode ser sutilmente afetada com revestimentos mais pesados.
• Usinagem: os revestimentos são finos em relação às operações de usinagem; práticas padrão de usinagem se aplicam, mas devem levar em conta o controle de partículas e fumaça.
• Acabamento superficial: Z275 pode aceitar pintura e revestimento de bobina de forma semelhante a Z180, embora a preparação da superfície (passivação, revestimentos de conversão) assegure a adesão.

8. Aplicações Típicas

Tabela: Usos típicos para cada classe de revestimento.

Racional de seleção: - Escolha Z180 onde a exposição é limitada, a expectativa de vida é moderada e o custo do material mais baixo, além de boa conformabilidade/soldabilidade, são prioridades. - Escolha Z275 onde uma longa vida útil, exposição ao ar livre ou intervalos de manutenção reduzidos justificam um custo inicial mais alto e uma prática de conformação/soldagem ligeiramente mais cuidadosa.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: Z275 utiliza mais zinco e, portanto, tem um custo de matéria-prima mais alto em comparação com Z180. O custo incremental deve ser equilibrado com a vida útil estendida e a manutenção reduzida.
• Disponibilidade: Ambas as classes de revestimento estão comumente disponíveis em todo o mundo em bobinas e chapas de grandes produtores de aço e centros de serviços. As formas de produto incluem bobina galvanizada laminada a frio, bobina galvanizada pré-pintada (PPGI) e chapa/placa galvanizada.
• Prazos de entrega: classes de revestimento padrão tendem a ser estocadas; revestimentos de liga especiais (Zn–Al–Mg) ou revestimentos de massa muito alta podem ter prazos de entrega mais longos.

10. Resumo e Recomendação

Tabela: Visão geral rápida de comparação.

Conclusões: - Escolha Z180 se: o componente for usado em um ambiente protegido ou interno, o custo inicial e a máxima conformabilidade forem preocupações primárias, e a vida útil esperada for moderada. Z180 é apropriado para muitas aplicações estruturais leves e de eletrodomésticos onde a proteção sacrificial é adequada. - Escolha Z275 se: o componente enfrentar exposição ao ar livre, atmosferas industriais ou costeiras, ou quando intervalos de manutenção mais longos e vida útil forem necessários. Z275 é preferido para telhados, calhas, revestimentos externos e infraestrutura onde uma massa de zinco mais espessa estende materialmente a vida útil.

Notas práticas finais: - Sempre especifique a classe do aço substrato separadamente da classe de revestimento de zinco; assegure-se de que a massa do revestimento seja declarada como g/m² conforme a convenção EN e se os valores são totais em ambos os lados ou por lado. - Para componentes soldados, planeje a remoção do revestimento na zona de solda, ventilação adequada e seleção de eletrodos; consulte os valores de CE do substrato para recomendações de pré-aquecimento/pós-solda. - Quando em dúvida para aplicações expostas ou de longa duração, o custo incremental de Z275 frequentemente resulta em menor custo de ciclo de vida devido à redução da manutenção contra corrosão.