AZ100 vs AZ150 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

AZ100 e AZ150 são designações comumente usadas na cadeia de suprimentos de revestimento metálico e aço laminado a frio para distinguir entre duas opções de aço revestido com liga de alumínio-zinco. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de manufatura frequentemente enfrentam a escolha entre revestimentos de liga Al-Zn mais finos e mais grossos: as compensações geralmente giram em torno da resistência à corrosão versus custo, e da conformabilidade versus durabilidade do revestimento. Na prática, a principal distinção técnica entre AZ100 e AZ150 reside na especificação do revestimento—principalmente na massa do revestimento (espessura) e no equilíbrio da liga de alumínio e zinco—em vez de uma metalurgia de aço base fundamentalmente diferente. Essa diferença impulsiona a durabilidade em ambientes corrosivos, o desempenho de proteção sacrificial e algumas respostas de fabricação, portanto, essas variantes são comparadas quando os projetos exigem custo otimizado de ciclo de vida, desempenho de superfície e conformabilidade.

1. Normas e Designações

Várias normas internacionais e nacionais regem os aços revestidos de alumínio-zinco e os aços substrato aos quais são aplicados. Normas e documentos típicos a serem consultados incluem: - ASTM/ASME: ASTM A792/A792M — especificação para chapa de aço, revestida com 55% de liga Al-Zn pelo processo de imersão a quente (e documentos ASTM relacionados para aços substrato laminados a frio ou a quente). - EN: EN 10346 — produtos planos de aço revestidos por imersão a quente de forma contínua (especifica famílias de produtos e tipos de revestimento). - JIS: normas JIS que abordam aço revestido metálico para uso em construção e industrial (consulte o JIS apropriado para ligas Al-Zn e aços substrato). - GB: normas chinesas GB/T que cobrem produtos de aço revestido metálico e massa/características de revestimento por imersão a quente.

Nota de classificação: AZ100 e AZ150 são designadores de revestimento/tipo (revestido de Al-Zn). O aço subjacente é frequentemente um aço estrutural/formador de carbono ou baixa liga (laminado a frio ou a quente). Esses produtos revestidos não são aços para ferramentas ou aços inoxidáveis; eles são tipicamente aços substrato de carbono/baixa liga com um revestimento protetor de alumínio-zinco aplicado.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Os revestimentos AZ são ligas de alumínio-zinco aplicadas por processos contínuos de imersão a quente. O desempenho protetor resulta de uma combinação de proteção de barreira (camada superficial rica em alumínio) e ação galvânica (contribuição de zinco). A química do aço base é escolhida para atender aos requisitos mecânicos e de conformação e é distinta da química do revestimento.

Tabela: Descritores composicionais típicos para substrato e revestimento (qualitativo/representativo)

Elemento	Substrato (substrato típico de carbono/baixa liga)	Revestimento AZ100 (representativo)	Revestimento AZ150 (representativo)
C	Baixo carbono para conformabilidade; frequentemente ≤ ~0,12–0,20% para graus de conformação	—	—
Mn	Controlado para resistência e temperabilidade; frequentemente 0,3–1,5% dependendo do grau	—	—
Si	Pequenas quantidades para auxiliar na desoxidação; dependente do substrato	Adição menor ao banho de revestimento pode ser usada para controlar a molhabilidade	Adição menor ao banho de revestimento; semelhante ao AZ100
P, S	Mantidos baixos para ductilidade e qualidade da superfície	Impurezas traço controladas	Impurezas traço controladas
Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B	Presentes em substratos microaleados conforme necessário para resistência ou controle de grão	Tipicamente não são constituintes primários do revestimento Al-Zn	Igual ao AZ100; a principal diferença é a massa do revestimento e possíveis ajustes leves no equilíbrio da liga
Al (revestimento)	N/A	Elemento de liga predominante no revestimento — fornece propriedade de barreira	Predominante; massa do revestimento maior em comparação ao AZ100
Zn (revestimento)	N/A	Fornece proteção galvânica; o equilíbrio relativo com Al pode variar ligeiramente	Maior teor total de zinco por unidade de área devido ao aumento da massa do revestimento

Como a liga afeta as propriedades: - A liga do substrato (C, Mn, elementos microaleados) controla as propriedades mecânicas intrínsecas, temperabilidade e estabilidade do tamanho do grão. - A composição e espessura do revestimento Al-Zn controlam a proteção contra corrosão: o alumínio contribui para a barreira e adesão, enquanto o zinco contribui para a proteção sacrificial (galvânica). Uma massa de revestimento mais pesada aumenta a vida útil em atmosferas corrosivas; ajustes modestos no equilíbrio Al:Zn podem ajustar o comportamento de proteção de barreira versus catódica.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Como AZ100 e AZ150 designam principalmente diferenças de revestimento, a microestrutura do substrato de aço é o fator determinante para a resposta ao tratamento térmico. Observações típicas:

• Microestrutura do substrato: dependendo da liga e do processamento, as microestruturas base típicas são ferrita–pearlita para graus comuns laminados a frio/conformáveis, e estruturas bainíticas ou martensíticas temperadas para aços de alta resistência tratados por têmpera e tempera ou processados termomecanicamente.
• Microestrutura do revestimento: o revestimento Al-Zn por imersão a quente solidifica para produzir uma camada externa rica em alumínio e uma região intermetálica Al-Zn na interface revestimento-substrato; a morfologia intermetálica e a espessura são influenciadas pela taxa de resfriamento e pela massa do revestimento.

Efeitos do processamento térmico: - A normalização ou recozimento do substrato antes do revestimento influencia a aderência do revestimento e o desenvolvimento intermetálico; o revestimento é geralmente aplicado após qualquer recozimento final (ou processamento em linha). - Tratamentos de têmpera e tempera ou tratamentos termomecânicos aplicados para alcançar alta resistência são realizados no substrato antes do revestimento na maioria das rotas comerciais; tratamentos térmicos pós-revestimento que aumentam significativamente as temperaturas podem alterar a microestrutura do revestimento e reduzir o desempenho. - Revestimentos mais grossos (AZ150) produzem uma zona intermetálica maior e uma camada externa de liga mais espessa; exposição excessiva ao calor após o revestimento pode promover a interdifusão, potencialmente afetando a adesão e a ductilidade em condições extremas.

4. Propriedades Mecânicas

Mecanicamente, AZ100 e AZ150 são semelhantes porque o revestimento contribui pouco para a resistência à tração em massa. No entanto, a massa do revestimento pode influenciar o comportamento superficial localizado, a iniciação de fadiga, o desempenho de flexão e os limites de conformação.

Tabela: Descritores de propriedades mecânicas comparativas

Propriedade	AZ100 (comportamento típico)	AZ150 (comportamento típico)
Resistência à Tração	Determinada pelo substrato; o revestimento tem efeito negligenciável	Igual ao AZ100 (controlado pelo substrato)
Resistência ao Esforço	Controlado pelo substrato	Controlado pelo substrato
Alongamento	Controlado pelo substrato; conformabilidade ligeiramente melhor em dobras muito apertadas devido ao revestimento mais fino	Leve redução na ductilidade em tensões locais extremas devido ao revestimento mais grosso e menos dúctil
Tenacidade ao Impacto	Controlado pelo substrato; a espessura do revestimento tem efeito mínimo na tenacidade em massa	Igual para a massa; a resistência ao impacto na borda da superfície pode ser marginalmente melhorada devido à camada sacrificial mais espessa
Dureza (superfície)	Dureza superficial ligeiramente inferior ao AZ150 devido à menor massa do revestimento	Dureza superficial ligeiramente superior e resistência à abrasão devido à camada metálica mais espessa

Interpretação: Escolha o aço substrato para atender aos requisitos de resistência e tenacidade; selecione AZ100 quando maior facilidade de conformação e menor custo forem prioridades; selecione AZ150 quando proteção contra corrosão estendida e durabilidade da superfície forem prioridades. As diferenças nas propriedades mecânicas são principalmente efeitos secundários da massa do revestimento, em vez de diferenças metalúrgicas intrínsecas.

5. Soldabilidade

A soldabilidade depende principalmente da química do substrato (carbono, liga e microaleação) e do efeito do revestimento no comportamento da solda (respingos, porosidade, necessidade de remoção do revestimento).

Índices importantes de equivalente de carbono e soldabilidade a serem considerados: - O equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - O parâmetro Pcm internacional: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação qualitativa: - O revestimento em si pode gerar vapor de zinco e porosidade se soldado sem preparação; revestimentos mais pesados (AZ150) tendem a gerar mais vapor de revestimento e requerem remoção de revestimento mais rigorosa ou parâmetros de soldagem especiais na zona de solda do que AZ100. - Substratos com baixo carbono e baixos valores de CE são mais soldáveis; a microaleação (Nb, Ti, V) requer atenção para pré-aquecimento/pós-aquecimento dependendo do CE. - Para soldagem por resistência ou soldagem pontual, revestimentos mais grossos podem afetar a vida útil do eletrodo e a formação do nugget de solda; os parâmetros do processo podem precisar de ajuste ao passar de AZ100 para AZ150.

Orientação prática: Para estruturas soldadas críticas, especifique a preparação da solda (remoção ou uso de metais de enchimento compatíveis), controle o CE do substrato e teste os procedimentos de soldagem para a massa de revestimento específica.

6. Corrosão e Proteção da Superfície

Os revestimentos AZ fornecem modos de proteção mista: uma barreira rica em alumínio e proteção catódica do zinco. A vida útil em um determinado ambiente escala com a massa do revestimento e as condições de operação.

• Para substratos não inoxidáveis: a mitigação da corrosão é alcançada pelo revestimento de Al-Zn ligado, e proteção adicional pode ser fornecida por pintura, revestimentos de conversão ou selantes. AZ150, com maior massa de revestimento, geralmente oferece vida útil substancialmente mais longa em atmosferas corrosivas do que AZ100, pois a capacidade sacrificial de zinco e a espessura da barreira são maiores.
• Para índices semelhantes ao inoxidável: PREN não é aplicável a revestimentos de Al-Zn ou substratos de carbono. PREN é relevante apenas para ligas inoxidáveis: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Esclarecimento: Não use PREN para aços de carbono revestidos; em vez disso, use testes de exposição ambiental, teste de névoa salina, testes de corrosão cíclica e dados de campo para comparar o desempenho do AZ100 vs AZ150.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Conformabilidade

• Conformação: Revestimentos mais finos (AZ100) geralmente proporcionam melhor desempenho em dobras apertadas ou estampagem profunda devido ao risco reduzido de trincas, descamação ou pulverização do revestimento. AZ150 pode exigir raios de dobra maiores ou otimização do processo (menor lubrificação, velocidades de dobra apropriadas).
• Corte e cisalhamento: Ambos os revestimentos são compatíveis com processos típicos de blanking, cisalhamento e laser, mas revestimentos mais grossos podem aumentar a rebarbação e exigir ajuste de parâmetros. O corte a laser pode causar oxidação da borda do revestimento se não for otimizado.
• Maquinabilidade: O revestimento tem efeito limitado na maquinabilidade em massa (dominado pelo substrato). O acabamento superficial após a conformação (remoção de rebarbas, pintura) deve levar em conta o resíduo do revestimento; AZ150 pode exigir preparação de superfície mais agressiva para adesão da pintura.
• União e fixação: Rebites auto-perfurantes e fixadores mecânicos apresentam desempenho semelhante, mas a proteção contra corrosão nas interfaces dos fixadores se beneficia de uma massa de revestimento mais pesada.

8. Aplicações Típicas

AZ100 — Usos típicos	AZ150 — Usos típicos
Painéis internos de construção, camadas de telhado não críticas, dutos, acabamentos onde proteção moderada contra corrosão e alta conformabilidade são necessárias	Telhados e revestimentos expostos em ambientes moderados a agressivos, recintos industriais, equipamentos agrícolas onde vida útil de corrosão estendida é necessária
Painéis e componentes internos automotivos onde pintura subsequente é aplicada e alta conformabilidade é necessária	Recintos de plantas costeiras ou químicas, revestimentos de longa duração, calhas e tubos de queda em atmosferas agressivas
Aplicações estruturais leves onde custo e desempenho de flexão são priorizados	Aplicações onde a vida útil da proteção sacrificial e resistência à abrasão são mais importantes do que a conformação de raio apertado

Racional de seleção: escolha a massa do revestimento que corresponda à exposição ambiental e ao custo do ciclo de vida. Se revestimentos ou tintas subsequentes forem aplicados, AZ100 pode ser suficiente; para superfícies expostas e não pintadas, AZ150 geralmente oferece expectativa de vida superior.

9. Custo e Disponibilidade

• Custo: AZ150 geralmente tem um custo de material mais alto do que AZ100 devido ao aumento do uso de metal no banho de revestimento e processamento adicional. A diferença de custo deve ser avaliada com base no ciclo de vida: um custo inicial mais alto geralmente resulta em intervalos de manutenção mais longos.
• Disponibilidade: Ambas as classes de revestimento são comumente estocadas no mercado para aços substrato comuns. A disponibilidade por forma de produto (bobina, chapa, pré-pintada) varia por região e fornecedor; prazos de entrega mais longos podem ocorrer para graus de substrato especiais acoplados a massas de revestimento específicas.

10. Resumo e Recomendação

Tabela resumindo as principais compensações

Métrica	AZ100	AZ150
Soldabilidade	Melhor em termos de menor vapor de zinco para soldagem; ainda requer preparação da solda	Requer mais atenção à preparação da solda e parâmetros devido à maior massa do revestimento
Resistência–Tenacidade (substrato)	Controlado pelo substrato; geralmente equivalente ao AZ150	Equivalente; as diferenças são relacionadas à superfície em vez de à massa
Custo	Custo inicial de material mais baixo	Custo inicial mais alto, vida útil mais longa em muitas condições

Conclusões: - Escolha AZ100 se precisar de conformabilidade superior, custo inicial de material mais baixo e o aço revestido será usado em ambientes menos agressivos ou será pintado/revestido após a fabricação. - Escolha AZ150 se a aplicação exigir proteção contra corrosão estendida para superfícies expostas, melhor resistência à abrasão ou proteção sacrificial, e você aceitar um custo de material um pouco mais alto e possíveis controles adicionais de fabricação (soldagem, dobras apertadas).

Nota prática final: especifique a massa do revestimento, grau do substrato e classe de exposição necessária explicitamente nos documentos de aquisição; solicite fichas técnicas do fabricante e resultados de testes de vida útil de corrosão ou testes acelerados para o produto AZ100 e AZ150 preciso que você pretende usar, pois o equilíbrio da liga do fornecedor e os controles de processo influenciam o desempenho no mundo real tanto quanto a designação nominal AZ.