فولاد گالوانیزه در مقابل فولاد ضد زنگ: انتخاب فلز مناسب

1. مقدمه

فولاد گالوانیزه در مقابل فولاد ضد زنگ دو مورد از پرکاربردترین فلزات مقاوم در برابر خوردگی در صنعت مدرن هستند.

از پل ها و ساختمانهای مرتفع گرفته تا تجهیزات آشپزخانه و مخازن شیمیایی, این مواد در تضمین دوام نقش اساسی دارند, امنیت, و یکپارچگی زیبایی شناختی در محیط های خواستار.

هدف مشترک آنها - محافظت از فلز زیرین در برابر خوردگی - آنها را با یک نگاه قابل مقایسه می کند.

هر چند, آنها ترکیبات شیمیایی, مکانیسم های محافظتی, خصوصیات مکانیکی, وت ساختارهای هزینه تفاوت قابل توجهی دارد.

این اختلافات هنگام انتخاب مواد مناسب برای ساخت و ساز بسیار مهم می شود, تولید, یا پروژه های زیرساختی.

2. فولاد گالوانیزه چیست

ترکیب

فولاد گالوانیزه در درجه اول از یک فولاد کربن پایه تشکیل شده است, که به طور معمول حاوی آهن به عنوان عنصر اصلی است, همراه با مقادیر کمی کربن (معمولاً کمتر از 2%).

عناصر کمیاب دیگر مانند منگنز, سیلیکون, گوگرد, و فسفر نیز ممکن است در پایه فولاد کربن وجود داشته باشد.

ویژگی تعیین کننده فولاد گالوانیزه این است روکش روی روی سطح آن اعمال شده است. پوشش روی بسته به فرآیند گالوانیزه و الزامات کاربردی می تواند ضخامت داشته باشد.

فرآیندهای تولیدی

گالوانیزه کننده گرم:

این متداول ترین روش گالوانیزه است. در این روند, فولاد کربن ابتدا کاملاً تمیز می شود تا خاک را از بین ببرد, روغن, و زنگ زدگی.

سپس در حمام روی مذاب در حدود 450 درجه سانتیگراد غوطه ور می شود.

در این دمای بالا, یک سری واکنش های شیمیایی رخ می دهد, تشکیل چندین لایه از آلیاژهای روی آهن روی سطح فولاد, در صدر با یک لایه از روی خالص.
ضخامت پوشش می تواند متفاوت باشد, اما برای کاربردهای ساختاری, اغلب از آن متغیر است 85-100 میکرومتر. فولاد گالوانیزه گرم با آب گرم ، محافظت عالی در برابر خوردگی طولانی مدت را فراهم می کند.

وابسته به گالوانیزه کننده:

همچنین به عنوان الکتروپلینگ شناخته می شود, این شامل عبور جریان الکتریکی از طریق محلول حاوی یون های روی است.
مؤلفه فولادی به عنوان کاتد عمل می کند, در حالی که یک آند روی در محلول قرار می گیرد.
به عنوان جریان فعلی, یونهای روی روی سطح فولاد قرار می گیرند, ایجاد یک پوشش نازک و یکنواخت, معمولاً بین 5-15 میکرومتر ضخیم.
فولاد الکترو گالوانیزه در مقایسه با فولاد گالوانیزه گرم گرم ، سطح صاف تری را ارائه می دهد اما به دلیل پوشش نازک تر مقاومت در برابر خوردگی کمتری دارد.

محافظت از طریق رفتار آندی قربانی روی

محافظت در برابر خوردگی فولاد گالوانیزه بر اساس رفتار آندی قربانی روی است. روی از نظر الکتروشیمیایی بیشتر از آهن است.

هنگامی که فولاد گالوانیزه در معرض الکترولیت قرار می گیرد, مانند رطوبت در هوا یا آب, روکش روی ترجیحاً بر روی فولاد زیرین قرار می گیرد.

همانطور که روی آن خراب می شود, این لایه از اکسید روی و هیدروکسید روی را تشکیل می دهد, که به عنوان یک مانع جسمی عمل می کند, محافظت بیشتر از فولاد.

این اقدام فداکاری تا زمانی که روکش روی به طور کامل مصرف شود ادامه می یابد.

نمرات مشترک فولاد گالوانیزه

فولاد گالوانیزه در انواع مختلف موجود است درجه بسته به خصوصیات فولادی پایه و ضخامت پوشش روی. برخی از بیشترین استفاده ها شامل:

یادداشت: نام "G" (به عنوان مثال, g90) اشاره به کل وزن پوشش روی در هر فوت مربع است, در حالی که نام های "z" (به عنوان مثال, Z275) در هر متر مربع گرم را نشان دهید.
ضخامت پوشش به طور مستقیم بر مقاومت در برابر خوردگی و هزینه تأثیر می گذارد.

3. فولاد ضد زنگ چیست?

فولاد ضد زنگ یک آلیاژ مبتنی بر آهن است که به دلیل مقاومت استثنایی در برابر خوردگی شناخته شده است, استحکام بالا, و تطبیق پذیری.

برخلاف فولاد گالوانیزه, که به یک پوشش روی خارجی بستگی دارد, فولاد ضد زنگ مقاومت در برابر خوردگی خود را از عناصر آلیاژ داخلی آن ناشی می کند, برجسته ترین کروم (کلوچه).

وقتی در معرض اکسیژن قرار گرفت, کروم یک فیلم اکسید منفعل را روی سطح تشکیل می دهد که به عنوان یک مانع محافظ خود درمانی عمل می کند.

ترکیب اصلی

در حالی که فولاد ضد زنگ حداقل باید حاوی باشد 10.5% کروم,

بسیاری از نمرات همچنین عناصری مانند نیکل (در), مولیبدن (مس), منگنز (منگنه), سیلیکون (وت), وت کربن (جف) برای تقویت مکانیکی, گرمی, و خصوصیات مقاوم در برابر خوردگی.

در اینجا ترکیب معمولی از استفاده گسترده است نوع 304 فولاد ضد زنگ:

نمرات دیگر مانند 316 فولاد ضد زنگ, شامل 2-3 ٪ مولیبدن, مقاومت بیشتر در برابر کلریدها و مواد شیمیایی خشن.

فرآیندهای تولید فولاد ضد زنگ

تولید فولاد ضد زنگ یک فرآیند چند مرحله ای است که شامل تحول متالورژی با دمای بالا است, شکل گیری دقیق, و درمان های سطحی. در زیر یک مرور کلی آورده شده است:

ذوب و آلیاژ

مواد اولیه مانند سنگ آهن, ضایع, کروم, و نیکل با هم در یک ذوب می شود کوره قوس برقی (ایل) یا کوره اکسیژن اساسی.

یک بار مذاب, تنظیمات شیمیایی دقیقی برای دستیابی به ترکیب آلیاژ مورد نظر انجام می شود.

ریخته گری

آلیاژ مذاب است بازی کردن به اشکال نیمه تمام مانند صفرا, لایحه, یا شکوفه. اینها بسته به نیازهای استفاده نهایی بیشتر پردازش می شوند.

نورد گرم و سرد

• نورد گرم برای کاهش ضخامت و اصلاح ساختار دانه در بالا درجه حرارت تبلور انجام شده است.
• نورد سرد برای بهبود در دمای اتاق انجام می شود پایان سطح, قدرت مکانیکی, وت دقت ابعادی.

تشکیل و ساخت

فولاد ضد زنگ را می توان از طریق تمبر شکل داد, نقاشی, خم, یا اکستروژن. نمرات مختلف سطح متنوعی از شکل پذیری را ارائه می دهد - 304 برای انعطاف پذیری عالی شناخته شده است, در حالی که 430 سفت تر است.

تکمیل سطح

مانند پایان 2شرح (نورد سرد, مات), هیچ. 4 (قلم مو), وت هیچ. 8 (آینه) بسته به نیازهای زیبایی یا عملکردی اعمال می شود.

فرآیندهای اضافی مانند انفعال همچنین ممکن است برای از بین بردن آلاینده ها و تقویت لایه اکسید کروم استفاده شود.

طبقه بندی توسط ساختار کریستال

فولادهای ضد زنگ به طور گسترده ای در طبقه بندی می شوند:

• وابسته به اوستن (به عنوان مثال, 304, 316): غیر عجیبی, مقاومت در برابر خوردگی بالا, شکل گیری عالی
• وابسته به فری (به عنوان مثال, 430): مغناطیسی, مقاومت در برابر خوردگی متوسط, هدایت حرارتی خوب
• وابسته به مارتنز (به عنوان مثال, 410): با عملیات حرارتی قابل سخت شدن است, مقاومت در برابر خوردگی پایین
• دوتایی (به عنوان مثال, 2205): ویژگی های آستنیتی و فری را ترکیب می کند, مقاومت عالی و مقاومت به کلرید

4. مقاومت در برابر خوردگی فولاد گالوانیزه در مقابل فولاد ضد زنگ

مقاومت در برابر خوردگی یک ویژگی تعیین کننده برای فولاد گالوانیزه و فولاد ضد زنگ است, با این حال ، آنها از طریق مکانیسم های اساساً متفاوت به آن می رسند و در شرایط مختلف محیطی پروفایل عملکرد متمایز را به نمایش می گذارند.

مکانیسم های محافظت در برابر خوردگی

عملکرد در محیط های مختلف

شرایط جوی

• شهری & روستایی:
  هر دو ماده در مناطق کم آلودگی به اندازه کافی عمل می کنند. هر چند, با گذشت زمان, پوشش های گالوانیزه تخریب می شود به دلیل هوازدگی, به خصوص اگر در معرض رطوبت و همکار قرار بگیرند.
• جو:
  فولاد ضد زنگ, به ویژه 316 درجه, برتری در محیط هایی با سطح بالایی از SO₂, نوکس, و سایر آلاینده های اسیدی.
  فولاد گالوانیزه به دلیل حمله اسیدی به لایه روی به سرعت بدتر می شود.
• محیط های دریایی:
  هوای نمک خوردگی خوردگی روی را تسریع می کند. فولاد گالوانیزه به طور معمول ماندگار است 5-10 سال در نزدیکی ساحل.
  در مقابل, 316 فولاد ضد زنگ می تواند تحمل کند 25-50+ سال در همان شرایط.

تست اسپری نمکی (ASTM B117)
یک آزمون خوردگی شتاب استاندارد:

• فولاد گالوانیزه گرم گرم: 500-1000 ساعت قبل از ظاهر زنگ قرمز
• 304 فولاد ضد زنگ: >1,500 ساعت (بدون زنگ زدگی)
• 316 فولاد ضد زنگ: >2,000 ساعت (بدون زنگ زدگی)

در معرض آب

قرار گرفتن در معرض شیمیایی

• فولاد گالوانیزه: در برابر اسیدها آسیب پذیر است (به عنوان مثال, وابسته به هیدروکلریک, وابسته به گوگرد), و محیط های قلیایی می توانند لایه های روی را از بین ببرند.
• فولاد ضد زنگ: مقاومت شیمیایی گسترده تری را ارائه می دهد. نوع 304 در برابر اسیدهای آلی و مواد شیمیایی خفیف مقاومت می کند, در حالی که 316 در برابر اسیدهای قوی مقاومت می کند, قلیایی, و کلریدها.

میزان خوردگی در محیط های قرار گرفتن در معرض شیمیایی (تقریبی, MM/سال)

دوام با گذشت زمان

• طول عمر فولاد گالوانیزه:

• • شرایط خشک داخلی: 50+ سال
  • قرار گرفتن در معرض متوسط ​​در فضای باز: 15- 25 سال
  • مناطق ساحلی/صنعتی: <10 سال بدون نگهداری

• طول عمر فولاد ضد زنگ:

• • 304 SS: 50+ سال در محیط های عمومی
  • 316 SS: 75+ سال در مناطق دریایی و صنعتی

خطرات خوردگی موضعی

5. خصوصیات مکانیکی فولاد گالوانیزه در مقابل فولاد ضد زنگ

خصوصیات مکانیکی نقش مهمی در تعیین مناسب بودن مواد برای تحمل بار دارند, مقاومت در برابر ضربه, و یکپارچگی ساختاری بلند مدت.

جدول مقایسه: خصوصیات مکانیکی

6. ساختگی, ماشینکاری & جوشکاری فولاد گالوانیزه در مقابل فولاد ضد زنگ

فولاد گالوانیزه

ساخت و ماشینکاری

• سهولت ماشینکاری: فولاد گالوانیزه با استفاده از ابزارهای معمولی نسبتاً آسان است زیرا پایه آن به طور معمول از جنس استیل خفیف یا کربن است.
  هر چند, روکش روی باعث پیچیدگی می شود:

• • لایه روی نرمتر است و می تواند تغییر شکل یا تراشه کند, نیاز به تنظیم در برش پارامترها.
  • دودهای روی ایجاد شده در حین برش یا سنگ زنی خطرات بهداشتی و زیست محیطی, نیاز به تهویه کافی و تجهیزات محافظ.

• آماده سازی سطح: قبل از عملیات ثانویه مانند نقاشی یا جوشکاری, تمیز کردن سطح برای از بین بردن اکسیدهای روی و آلاینده ها ضروری است.
  تمیز کردن مکانیکی یا شیمیایی باعث افزایش چسبندگی و کیفیت جوش می شود.

قابلیت جوشکاری

• روشهای جوشکاری رایج: فولاد گالوانیزه را می توان با استفاده از MIG جوش داد, تیغ, یا جوشکاری بچسب. هر چند, جوشکاری فولاد روی روکش روی نیاز به اقدامات احتیاطی خاصی دارد:

• • تبخیر روی: پوشش روی در حدود 907 درجه سانتیگراد تبخیر می شود, آزاد کردن دودهای سمی که در صورت استنشاق می توانند باعث تب دود فلزی شوند.
  • کیفیت جوشکاری: روی اگر به درستی از منطقه جوش خارج نشود ، روی می تواند باعث تخلخل و نقص جوش شود.

• آماده سازی قبل از جوشکاری: از بین بردن روکش روی در ناحیه جوش از طریق سنگ زنی یا سلب شیمیایی برای اطمینان از جوش های تمیز و کاهش خطرات دودکش توصیه می شود.

فولاد ضد زنگ

ساخت و ماشینکاری

• چالش های ماشینکاری: فولاد ضد زنگ, مخصوصاً نمرات مانند 304 وت 316, سخت تر و ساینده تر از فولاد خفیف است, به:

• • افزایش سایش ابزار به دلیل تمایل سخت کار خود.
  • ایجاد گرما به دلیل هدایت حرارتی کم به سرعت ماشینکاری کندتر و استفاده از مایعات برش نیاز دارد.

• ابزار توصیه شده: ابزارهای کاربید با روکش هایی مانند تیتانیوم نیترید (قلع) یا کربنیترید تیتانیوم (تیک) عمر ابزار را گسترش داده و کیفیت برش را بهبود بخشید.

قابلیت جوشکاری

• فرایندهای جوشکاری: فولاد ضد زنگ با روش های جوشکاری متعدد سازگار است - TIG, من, و Smaw به طور گسترده ای استفاده می شود.

• • جوش تیگ برای بخش های نازک و برنامه های مهم که نیاز به کیفیت جوش بالا و زیبایی شناسی دارند ، مورد علاقه است.
  • جوشکاری من پشتیبانی سریعتر, عملیات خودکار, مناسب برای بخش های ضخیم تر.

• چالش های جوشکاری:

• • خطر حساسیت: تشکیل کاربیدهای کروم در هنگام جوشکاری می تواند مقاومت در برابر خوردگی در منطقه تحت تأثیر گرما را کاهش دهد (خندق).
  • استفاده انواع کم کربن (به عنوان مثال, 304سعادت) یا نمرات تثبیت شده (304از) بارش کاربید را کاهش می دهد.
  • کنترل مناسب ورودی گرما, جوشکاری چند پاس, و بازپرداخت راه حل پس از جوش ، یکپارچگی جوش و مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می بخشد.

• درمان های پس از جوشکاری: منفعل و ترشی معمولاً پس از جوشکاری برای بازگرداندن لایه منفعل اکسید کروم و تقویت مقاومت در برابر خوردگی اعمال می شود.

7. زیبایی شناسی و سطح سطح فولاد گالوانیزه در مقابل فولاد ضد زنگ

8. کاربردهای فولاد گالوانیزه در مقابل فولاد ضد زنگ

برنامه های فولادی گالوانیزه:

• کابینت برقی در فضای باز
• نگهبان بزرگراه
• قطب های روشنایی خیابان
• شمشیربازی و دروازه
• مجرای HVAC
• اجزای شاسی اتومبیل

برنامه های فولاد ضد زنگ:

• آشپزخانه های تجاری و مناطق آماده سازی مواد غذایی
• سخت افزار دریایی و تپه های قایق
• ابزارهای پزشکی و سینی های جراحی
• مخازن دارویی و اتاق های تمیز
• نمای های تزئینی و نرده های داخلی
• خط لوله های پردازش شیمیایی

9. جوانب مثبت و منفی از فولاد گالوانیزه در مقابل فولاد ضد زنگ

فولاد گالوانیزه

جوانب:

• حفاظت مقرون به صرفه: Galvanizing یک پوشش روی نسبتاً ارزان را اضافه می کند که مقاومت در برابر خوردگی را در مقایسه با فولاد لخت افزایش می دهد.
• حفاظت عالی قربانی: روی به عنوان یک آند قربانی عمل می کند, محافظت از فولاد حتی اگر روکش خراشیده یا آسیب دیده باشد.
• در دسترس بودن گسترده: فولاد گالوانیزه به طور گسترده تولید می شود و به راحتی در اشکال و اندازه های مختلف در دسترس است.
• سهولت ساختگی: ماشین و جوشکاری با تجهیزات استاندارد در مقایسه با فولاد ضد زنگ آسانتر است.
• خوب برای برنامه های در فضای باز: در شرایط جوی مانند محیط های شهری و روستایی عملکرد خوبی دارد, ایده آل برای شمشیربازی, بام, و نگهبان ها.

منفی:

• مقاومت در برابر خوردگی محدود در محیط های سخت: پوشش روی می تواند به سرعت در محیط های دریایی یا بسیار اسیدی تخریب شود.
• نیازهای نگهداری: با گذشت زمان, پوشش های گالوانیزه ممکن است برای حفظ محافظت نیاز به بازپرداخت یا لمس کردن داشته باشد.
• خطرات سلامتی: جوش یا برش فولاد گالوانیزه دودهای روی سمی را آزاد می کند, نیاز به اقدامات محافظتی.
• ظاهر: پوشش روی می تواند کسل کننده ایجاد کند, پایان مات که ممکن است برای استفاده های معماری کمتر بصری جذاب باشد.
• محدودیت های ضخامت: لایه محافظ روی نسبتاً نازک است و می تواند با سایش یا ضربه به خطر بیفتد.

فولاد ضد زنگ

جوانب:

• مقاومت در برابر خوردگی برتر: آلیاژ غنی از کروم از فولاد ضد زنگ یک لایه اکسید منفعل خود درمانی را تشکیل می دهد که در برابر مواد شیمیایی سخت مقاومت می کند, دریایی, و محیط های صنعتی.
• دوام: قدرت مکانیکی عالی را نشان می دهد, سختی, و مقاومت در برابر خستگی بیش از استفاده طولانی مدت.
• نگهداری کم: به حداقل نگهداری نیاز دارد و به دلیل مقاومت در برابر رنگ آمیزی و تغییر رنگ ، جذابیت زیبایی شناسی را حفظ می کند.
• تطبیق پذیری زیبایی: در پایان های مختلف موجود است (به عنوان مثال, لهستانی آینه, قلم مو, مات) مناسب برای کاربردهای تزئینی و معماری.
• سازگاری: در پزشکی ترجیح داده می شود, فرآوری مواد غذایی, و صنایع دارویی به دلیل خاصیت بهداشتی.

منفی:

• هزینه اولیه بالاتر: هزینه های مواد و ساختگی به طور قابل توجهی بالاتر از فولاد گالوانیزه است.
• چالش های ماشینکاری و جوشکاری: به دلیل سخت شدن کار و حساسیت حرارتی به ابزارها و تکنیک های تخصصی نیاز دارد.
• حساسیت به انواع خاص خوردگی: در حالی که به طور کلی مقاوم در برابر خوردگی است, نمرات مانند 304 ضد زنگ می تواند در برابر گودال ناشی از کلرید یا ترک خوردگی استرس در محیط های تهاجمی آسیب پذیر باشد.
• وزن سنگین: به طور معمول متراکم تر از فولاد گالوانیزه است, که ممکن است در طراحی و هزینه های حمل و نقل تأثیر بگذارد.

10. جدول خلاصه ای از فولاد گالوانیزه در مقابل فولاد ضد زنگ

11. پایان

وقتی نوبت به انتخاب بین فولاد گالوانیزه و ضد زنگ می رسد, متن همه چیز است.

• برای کم هزینه, برنامه های کوتاه مدت تا متوسط در محیط های غیر تهاجمی, فولاد گالوانیزه عملی را ارائه می دهد, راه حل اقتصادی.
• برای با کارایی بالا, ماندگار, و پروژه های تصفیه شده بصری, فولاد ضد زنگ هزینه بالاتر خود را با عملکرد بی نظیر توجیه می کند.

با وزن محیط خورنده, استرس مکانیکی, برنامه نگهداری, وت اهداف زیبایی شناسی, مهندسان مواد می توانند مناسب ترین آنها را بسازند, مقرون به صرفه, و انتخاب مواد ایمن.

 

متداول

که بیشتر مقاوم در برابر خوردگی است-فولاد گالوانیزه یا فولاد ضد زنگ?

فولاد ضد زنگ - به ویژه نمرات مانند 304 یا 316 - مقاومت در برابر خوردگی برتر به دلیل محتوای زیاد کروم و نیکل, تشکیل یک لایه منفعل خود درمانی.

فولاد گالوانیزه برای محافظت به یک پوشش روی متکی است, که در نهایت می تواند از بین برود, به خصوص در محیط های خشن یا شور.

فولاد گالوانیزه ارزان تر از فولاد ضد زنگ است?

بله. فولاد گالوانیزه از نظر هزینه اولیه به طور قابل توجهی مقرون به صرفه تر است - اغلب 2 به 3 بار ارزان تر از فولاد ضد زنگ.

هر چند, فولاد ضد زنگ ممکن است به دلیل کاهش نگهداری و عمر طولانی مدت ، ارزش بلند مدت بهتری داشته باشد.

آیا می توان از فولاد گالوانیزه و هم ضد زنگ جوش داده شد?

بله, اما با ملاحظات. فولاد گالوانیزه می تواند هنگام جوشکاری دودهای سمی را آزاد کند, نیاز به تهویه مناسب و PPE.

فولاد ضد زنگ قابل جوش است اما ممکن است برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی به تجهیزات تخصصی و درمان های پس از جوش احتیاج داشته باشد.

کدام یک برای استفاده در فضای باز بهتر است?

این به محیط بستگی دارد. در تنظیمات ملایم فاسد (به عنوان مثال, خشک یا داخلی), فولاد گالوانیزه اغلب کافی است.

در محیط های بسیار خورنده (به عنوان مثال, ساحلی, صنعتی), فولاد ضد زنگ با گذشت زمان عملکرد بهتری دارد.

آیا زنگ زدگی فولادی گالوانیزه می تواند?

بله. هنگامی که روکش روی به خطر می افتد یا پوشیده می شود, فولاد زیرین در برابر زنگ زدگی و خوردگی آسیب پذیر می شود.