1. Введение
Оцинкованная сталь против нержавеющей стали являются двумя наиболее широко используемыми коррозионными металлами в современной промышленности.
От мостов и высотных зданий до кухонного оборудования и химических резервуаров, Эти материалы играют центральную роль в обеспечении долговечности, безопасность, и эстетическая целостность в требовательных средах.
Их общая цель - защитить основной металл от коррозии - делает их сопоставимыми с первого взгляда.
Однако, их химические композиции, защитные механизмы, механические свойства, и Структуры стоимости значительно отличается.
Эти различия становятся критическими при выборе правильного материала для строительства, Производство, или инфраструктурные проекты.
2. Что такое оцинкованная сталь
Композиция
Оцинкованная сталь в основном состоит из базовой углеродистой стали, который обычно содержит железо в качестве основного элемента, наряду с небольшим количеством углерода (обычно меньше, чем 2%).
Другие следы следов, такие как марганец, кремний, сера, и фосфор также может присутствовать в основе углеродистой стали.
Определяющей особенностью оцинкованной стали является цинковое покрытие применяется к своей поверхности. Цинковое покрытие может варьироваться по толщине в зависимости от процесса гальванизации и требований применения.
Производственные процессы
Горячая оцелька:
Это наиболее распространенный метод оцинкования. В этом процессе, углеродистая сталь сначала тщательно очищается, чтобы удалить грязь, масло, и ржавчина.
Затем он погружается в ванну с расплавленным цинком примерно при 450 ° C.
При этой высокой температуре, происходит серия химических реакций, образуя несколько слоев сплавов с цинковыми железом на поверхности стали, увенчанный слоем чистого цинка.
Толщина покрытия может варьироваться, Но для структурных применений, это часто варьируется от 85-100 микрометры. Горячая оцинкованная сталь обеспечивает отличную долгосрочную защиту от коррозии.
Электрогалванизация:
Также известный как гальванический, Он включает в себя передачу электрического тока через решение, содержащее ионы цинка.
Стальной компонент действует как катод, В то время как цинковой анод помещается в решение.
Как текущий течет, ионы цинка осаждаются на поверхность стали, Создание тонкого и равномерного покрытия, обычно между 5-15 Микрометры толщины.
Электрогалванизированная сталь обеспечивает более плавную поверхностную отделку по сравнению с оцинкованной сталью с горячим.
Защита с помощью жертвенного анодного поведения цинка
Коррозионная защита оцинкованной стали основана на жертвенном анодном поведении цинка. Цинк более электрохимически активен, чем железо.
Когда оцинкованная сталь подвергается воздействию электролита, такие как влага в воздухе или воде, Цинковое покрытие скорректирует преимущественно над базовой сталью.
Как цинк корродирует, он образует слой оксида цинка и гидроксида цинка, которые действуют как физический барьер, Дальнейшая защита стали.
Это жертвенное действие продолжается до тех пор, пока покрытие цинка не будет полностью не поглощено.
Общие оценки оцинкованной стали
Оцинкованная сталь доступна в различных оценки в зависимости от свойств базовой стали и толщины цинкового покрытия. Некоторые из наиболее часто используемых включают:
| Оценка | Стандартный | Метод покрытия | Ключевые свойства | Типичные приложения |
| G90 | ASTM A653 | Горячая оцинкованная | 0.90 унция/фут Zinc (~ 76 мкм всего); Хорошая защита от коррозии внешней коррозии | Кровель, HVAC DUCTS, Кадрирование членов |
| G60 | ASTM A653 | Горячая оцинкованная | 0.60 унция/фут Zinc (~ 51 мкм всего); Умеренная коррозионная стойкость | Автомобильные компоненты, Внутреннее обрамление |
| Z275 | В 10346 | Горячая оцинкованная | 275 G/M² Цинк (~ 20 мкм/сторона); широко используется в Европе | Облицовка, структурные профили, ограждения |
| НАПРИМЕР | ASTM A879 / Он G3313 | Электрогалванизирован | 5–25 мкм покрытие; гладкая отделка, Ограниченная долговечность на открытом воздухе | Автомобильные тела, технические приборы, легкие корпуса |
Примечание: Обозначение «G» (НАПРИМЕР., G90) относится к общему весу с цинковым покрытием на квадратный фут, в то время как «Z» обозначения (НАПРИМЕР., Z275) Обозначите граммы на квадратный метр.
Толщина покрытия непосредственно влияет на коррозионную стойкость и стоимость.
3. Что такое нержавеющая сталь?
Нержавеющая сталь это железный сплав, известный своим исключительным сопротивлением коррозии, Высокая сила, и универсальность.
В отличие от оцинкованной стали, что зависит от внешнего цинкового покрытия, нержавеющая сталь получает свою коррозионную стойкость из своих внутренних легитивных элементов, В частности хром (Герметичный).
При воздействии кислорода, Хром образует пассивную оксидную пленку на поверхности, которая действует как защитный барьер самовосстанавливающийся.
Основная композиция
В то время как нержавеющая сталь должна содержать, по крайней мере, 10.5% хром,
Многие оценки также включают такие элементы, как никель (В), молибден (МО), марганец (Мнжен), кремний (И), и углерод (В) улучшить механические, тепло, и устойчивые к коррозии свойства.
Вот типичный состав широко используемого Тип 304 нержавеющая сталь:
| Элемент | Типичный контент (wt%) | Функция |
| Железо (Фей) | Баланс | Структурный базовый материал |
| Хром (Герметичный) | 18.0–20,0% | Формирует пассивную пленку для коррозионной сопротивления |
| Никель (В) | 8.0–10,5% | Повышает пластичность и устойчивость к кислотной среде |
| Углерод (В) | ≤ 0.08% | Улучшает силу (ограничено для предотвращения карбида) |
| Марганец (Мнжен), Кремний (И) | ≤ 2.0%, ≤ 1.0% | Разоксидающие агенты, улучшить прочность и силы |
Другие оценки, такие как 316 нержавеющая сталь, Включить 2–3% молибден, дальнейшее повышение устойчивости к хлоридам и суровым химическим веществам.
Процессы производства нержавеющей стали
Производство нержавеющей стали является многоэтапным процессом, включающим высокотемпературную металлургическую трансформацию, точность формирования, и поверхностная обработка. Ниже приведен обзор:
Плавление и легирование
Сырье, такое как железная руда, лом сталь, хром, и никель растоплен в Электрическая дуговая печь (Eaf) или Основная кислородная печь.
Когда -то расплавленный, Точные химические корректировки сделаны для достижения желаемого состава сплава.
Кастинг
Расплавленный сплав бросать в полуфабрикаты, такие как плиты, заготовки, или цветение. Затем они обрабатываются дальше в зависимости от требований к конечному использованию.
Горячий и холодный катание
- Горячая катящика выполняется выше температуры рекристаллизации, чтобы уменьшить толщину и уточнить структуру зерна.
- Холодный катание делается при комнатной температуре для улучшения поверхностная отделка, механическая прочность, и Точность размеров.
Формирование и изготовление
Нержавеющая сталь может быть формирована с помощью штамповки, рисунок, изгиб, или экструзия. Различные оценки предлагают разнообразные уровни формируемости - 304 известен превосходной пластичностью, пока 430 более жесткий.
Отделка поверхности
Заканчивается как 2Беременный (Холод катился, матовый), Нет. 4 (почистота), и Нет. 8 (зеркало) применяются в зависимости от эстетических или функциональных требований.
Дополнительные процессы, такие как пассивация может также использоваться для удаления загрязняющих веществ и усиления слоя оксида хрома.
Классификация кристаллической структурой
Нержавеющие стали в целом в целом категории категории:
- Аустенитный (НАПРИМЕР., 304, 316): Немагнитный, высокая коррозионная стойкость, Отличная формируемость
- Ферритный (НАПРИМЕР., 430): Магнитный, Умеренная коррозионная стойкость, Хорошая теплопроводность
- Мартенсит (НАПРИМЕР., 410): Утверждается термообработкой, более низкая коррозионная стойкость
- Дуплекс (НАПРИМЕР., 2205): Объединяет особенности аустенита и феррита, Отличная сила и сопротивление хлорида
4. Коррозионная стойкость оцинкованной стали против нержавеющей стали
Коррозионная стойкость является определяющей характеристикой как для оцинкованной стали, так и для нержавеющей стали, Тем не менее, они достигают этого с помощью принципиально различных механизмов и демонстрируют различные профили эффективности в различных условиях окружающей среды.
Механизмы защиты от коррозии
| Материал | Механизм защиты коррозии |
| Оцинкованная сталь | Жертвенная анодная защита: Цинковое покрытие корректирует преимущественно для защиты базовой стали. |
| Нержавеющая сталь | Пассивная защита: Хром образует стабильный, Самопочищенная оксидная пленка, которая предотвращает дальнейшее окисление. |
Производительность в различных средах
Атмосферные условия
- Городской & Деревенский:
Оба материала работают адекватно в областях с низким загрязнением. Однако, через некоторое время, оцинкованные покрытия разлагаются из -за выветривания, Особенно, если подвергается воздействию влаги и Co₂. - Промышленные атмосферы:
Нержавеющая сталь, особенно 316 оценка, превосходно в средах с высоким уровнем SO₂, Нок, и другие кислые загрязнители.
Оцинкованная сталь быстро ухудшается из -за кислого атаки на слой цинка. - Морская среда:
Соленый воздух ускоряет коррозию цинка. Оцинкованная сталь обычно длится 5–10 лет возле побережья.
В отличие, 316 нержавеющая сталь может терпеть 25–50+ лет при тех же условиях.
Тест на соленый спрей (ASTM B117)
Стандартизированный экзамен на ускоренную коррозию:
- Горячая оцинкованная сталь: 500–1000 часов до появления красной ржавчины
- 304 нержавеющая сталь: >1,500 часы (Нет ржавчины)
- 316 нержавеющая сталь: >2,000 часы (Нет ржавчины)
Вода экспозиция
| Среда | Оцинкованная сталь | Нержавеющая сталь |
| Пресноводная вода | Хорошее сопротивление, если рН нейтральный | Отличная коррозионная стойкость |
| Жесткая/щелочная вода | Цинк может реагировать на депозиты формы масштаба | Минимальное влияние на нержавеющую сталь |
| Соленая вода / Морская вода | Быстрая деградация цинка в течение многих лет | 316 нержавеем рекомендуется для долгосрочного использования |
Химическая экспозиция
- Оцинкованная сталь: Уязвимый для кислот (НАПРИМЕР., гидрохлор, серная), и щелочные среды могут удалять слои цинка.
- Нержавеющая сталь: Предлагает более широкую химическую стойкость. Тип 304 сопротивляется органическим кислотам и мягким химическим веществам, пока 316 сопротивляется сильной кислоте, щелочи, и хлориды.
Скорость коррозии в средах химической экспозиции (Приблизительно, мм/год)
| Химическая среда | Оцинкованная сталь | 304 Нержавеющая сталь | 316 Нержавеющая сталь |
| 1% Соляная кислота (Hcl) | > 0.50 | ~ 0,05 | ~ 0,01 |
| 10% Уксусная кислота | ~ 0,10 | < 0.01 | < 0.005 |
| 3.5% Хлорид натрия (Нахль) | 0.15 - 0.30 | ~ 0,01 | < 0.005 |
| 10% Гидроксид натрия (Нао) | Умеренная коррозия | Хорошее сопротивление | Отличное сопротивление |
| Диоксид серы (SO₂.) Атмосфера | Значительная деградация | Минимальный эффект | Отличное сопротивление |
Долговечность с течением времени
- Оцинкованная стальная продолжительность жизни:
-
- Внутренние сухие условия: 50+ годы
- Умеренная открытая экспозиция: 15–25 лет
- Прибрежные/промышленные зоны: <10 годы без технического обслуживания
- Срок службы нержавеющей стали:
-
- 304 SS: 50+ годы в общей среде
- 316 SS: 75+ годы в морских и промышленных зонах
Локализованные риски коррозии
| Форма коррозии | Оцинкованная сталь | Нержавеющая сталь |
| Ячечка | Умеренный в хлоридах | Тяжелый для 304, низкий для 316 |
| Коррозия расщелины | Высокий риск влажных расщелиний | Низкий риск для 316 |
| Коррозия стресса | Редкий | Риск в хлоридах + напряжение |
| Межцентральная коррозия | Нет | Предотвратимый с низкими оценками |
5. Механические свойства оцинкованной стали против нержавеющей стали
Механические свойства играют ключевую роль в определении пригодности материала для несущего нагрузки, воздействие сопротивления, и долгосрочная структурная целостность.
Сравнение таблицы: Механические свойства
| Свойство | Оцинкованная сталь(Мягкая сталь основа) | 304 Нержавеющая сталь | 316 Нержавеющая сталь |
| Предел прочности | 270–500 МПа | 515–750 МПа | 520–770 МПа |
| Предел текучести условный | 180–350 МПа | ~ 205 МПа | ~ 215 МПа |
| Удлинение при перерыве | 20–30% | 40–45% | 40–50% |
| Твердость (Бринелл) | ~ 120 hb | ~ 201 HB | ~ 217 hb |
| Воздействие сопротивления | Умеренный | Высокий | Высокий |
| Усталость сила | Ниже (Не идеально для циклических нагрузок) | Отличная устойчивость к усталости | Превосходная устойчивость к усталости |
6. Изготовление, Обработка & Сварка оцинкованной стали против нержавеющей стали
Оцинкованная сталь
Изготовление и обработка
- Простота обработки: Оцинкованная сталь относительно проста в машине с использованием обычных инструментов, потому что ее основа, как правило, мягкая или углеродистая сталь.
Однако, Цинковое покрытие добавляет сложность:
-
- Слой цинка мягче и может деформировать или чип, требует корректировки параметров резки.
- Цинковые пары, генерируемые во время резки или измельчения позы здоровья и опасностей для окружающей среды, требуя адекватной вентиляции и защитного оборудования.
- Подготовка поверхности: Перед вторичными операциями, такими как живопись или сварка, Очистка поверхности необходима для удаления оксидов цинка и загрязнений.
Механическая или химическая очистка улучшает адгезию и качество сварки.
Сварка
- Общие методы сварки: Оцинкованная сталь может быть сварена с использованием MIG, ТИГ, или сварка. Однако, Сварка цинк, покрытая сталью, требуют особых мер предосторожности:
-
- Цинковое испарение: Цинковое покрытие испаряется при 907 ° C, Выпуск токсичных паров, которые могут вызвать металлическую лихорадку, если вдыхают.
- Качество сварки: Цинк может вызвать пористость и дефекты сварки, если он не будет правильно удален из зоны сварки.
- Предварительная подготовка: Удаление цинкового покрытия в зоне сварного шва с помощью шлифования или химического прохождения рекомендуется для обеспечения чистых сварных швов и снижения опасности непредвиденных опасностей.
Нержавеющая сталь
Изготовление и обработка
- Проблемы обработки: Нержавеющая сталь, особенно оценки, как 304 и 316, сложнее и абразив, чем мягкая сталь, ведущий к:
-
- Увеличение износа инструментов из-за сдержанности работы.
- Настраивание тепла из -за низкой теплопроводности требует более медленных скоростей обработки и использования режущих жидкостей.
- Рекомендуемый инструмент: Карбид инструментов с покрытиями, такими как нитрид титана (Олово) или титановый карбонрид (Тикн) продлить срок службы инструмента и улучшить качество сокращения.
Сварка
- Сварки процессов: Нержавеющая сталь совместима с несколькими методами сварки - Тиг, МНЕ, и SMAW широко используются.
-
- Тиг сварка предпочтительнее тонких участков и критических применений, требующих высокого качества сварки и эстетики.
- Я сварка поддерживает быстрее, Автоматизированные операции, Подходит для более толстых секций.
- Сварные проблемы:
-
- Риск сенсибилизация: Образование карбидов хрома во время сварки может снизить коррозионную устойчивость (Азартный).
- Использование низкоуглеродистые варианты (НАПРИМЕР., 304Л) или стабилизированные оценки (304Из) смягчает карбид осадки.
- Правильный контроль теплового входа, Многопроходная сварка, и после Weld Andering Andealing улучшает целостность сварки и коррозионную стойкость.
- Посредственные процедуры: Пассивация и маринование обычно применяются после сварки для восстановления пассивного слоя оксида хрома и повышения коррозионной устойчивости.
7. Эстетика и поверхностная отделка оцинкованной стали против нержавеющей стали
| Финал тип | Оцинкованная сталь | Нержавеющая сталь |
| Сырой внешний вид | Скучный серый, Иногда вспыхнули | Серебристый, чистый, современный |
| Текстура | Грубый, кристаллический | Гладкий (2Беременный), почистота, или зеркалополированное |
| Архитектурное использование | Ограничен | Предпочтительнее для высококлассных фасадов & интерьеры |
| Долговечность покрытия | Покрытие может погода или мел | Отдел остается стабильным со временем |
8. Применение оцинкованной стали против нержавеющей стали
Оцинкованная сталь:
- Наружные электрические шкафы
- Шатра шоссе
- Уличное освещение палки
- Фехтование и ворота
- Воздуховоды HVAC
- Компоненты автомобильного шасси
Применение нержавеющей стали:
- Коммерческие кухни и зоны приготовления пищи
- Морское оборудование и корпус лодок
- Медицинские инструменты и хирургические лотки
- Фармацевтические резервуары и чистые комнаты
- Декоративные фасады и внутренние перила
- Химическая обработка трубопроводов
9. Плюсы и минусы оцинкованной стали против нержавеющей стали
Оцинкованная сталь
Плюс:
- Экономическая защита: Гальванизирование добавляет относительно недорогое покрытие цинка, которое значительно повышает коррозионную стойкость по сравнению с голой стали.
- Отличная жертвенная защита: Цинк действует как жертвенный анод, Защита стали, даже если покрытие поцарапано или повреждено.
- Широкая доступность: Оцинкованная сталь широко изготовлена и легко доступна в различных формах и размерах.
- Простота изготовления: У проще машины и сварки со стандартным оборудованием по сравнению с нержавеющей стали.
- Хорошо для применения на открытом воздухе: Хорошо работает в атмосферных условиях, таких как городская и сельская среда, сделать его идеальным для ограждения, кровель, и ограждения.
Минусы:
- Ограниченная коррозионная стойкость в суровых условиях: Цинковое покрытие может быстро ухудшаться в морских или очень кислых средах.
- Потребности в обслуживании: Через некоторое время, оцинкованные покрытия могут потребовать перекрашивания или подкраски для поддержания защиты.
- Опасность для здоровья: Сварка или режущая оцинкованная сталь выпускает токсичные цинковые пары, требует защитных мер.
- Появление: Цинковое покрытие может разработать скучное, матовая отделка, которая может быть менее визуально привлекательной для архитектурного использования.
- Толщина ограничения: Защитный цинк слой является относительно тонким и может быть скомпрометирован путем истирания или удара.
Нержавеющая сталь
Плюс:
- Превосходная коррозионная стойкость: Богатый хромовый сплав из нержавеющей стали образует самовосстанавливающий пассивный оксидный слой, который выдерживает резкую химическую вещество, морской пехотинец, и промышленная среда.
- Долговечность: Демонстрирует превосходную механическую прочность, стойкость, и устойчивость к усталости после длительного использования.
- Низкое обслуживание: Требуется минимальное содержание и сохраняет эстетическую привлекательность из -за сопротивления окрашиванию и обесцвечиванию.
- Эстетическая универсальность: Доступно в различных отделках (НАПРИМЕР., зеркальный лак, почистота, матовый) Подходит для декоративного и архитектурного применения.
- Биосовместимость: Предпочтительнее в медицинском, Продовольственная обработка, и фармацевтическая промышленность из -за гигиенических свойств.
Минусы:
- Более высокая начальная стоимость: Расходы на материал и изготовление значительно выше, чем оцинкованная сталь.
- Проблемы обработки и сварки: Требуются специализированные инструменты и методы из -за укрепления работы и термической чувствительности.
- Восприимчивость к определенным типам коррозии: В то время как в целом устойчивый к коррозии, Оценки вроде 304 нержавеющая ставка может быть уязвима к индуцированному хлоридным ямным ямку или трещины в коррозии в агрессивных условиях.
- Более тяжелый вес: Обычно плотно, чем оцинкованная сталь, которые могут повлиять на проектирование и транспортные расходы.
10. Сводная таблица оцинкованной стали против нержавеющей стали
| Свойство/аспект | Оцинкованная сталь | Нержавеющая сталь |
| Композиция | Углеродистая сталь, покрытая цинком | Сплав железа, хром (≥10,5%), никель, другие |
| Защита от коррозии | Цинковое жертвенное покрытие; защищает гальваническими действиями | Пассивный слой оксида хрома; самовосстановление |
| Типичная толщина покрытия | 5–25 микрон (варьируется в зависимости от процесса и использования) | Без покрытия; устойчивость |
| Коррозионная стойкость | Хорошо в мягкой среде; ограничен в морских/кислых | Отлично в большинстве средств, в том числе морской пехотинец, химический |
| Предел прочности | ~ 370–550 МПа | ~ 500–750 МПа (Оценка, НАПРИМЕР., 304: ~ 515 МПа) |
| Предел текучести условный | ~ 230–350 МПа | ~ 205–310 МПа |
| Удлинение | ~ 15–30% | ~ 40–50% |
| Твердость | Обычно 100–150 Hb | Обычно 70–90 HRB |
| Масса/Плотность | ~ 7,85 г/см= | ~ 7,9 г/см= |
Изготовление & Обработка |
Легче в машине и сварке; цинковые пары во время сварки | Труднее машины; требует специализированных инструментов; сварки с осторожностью |
| Обслуживание | Может потребоваться повторение с течением времени | Низкое обслуживание; коррозионный устойчивый |
| Расходы | Обычно на 30–50% ниже начальная стоимость | Более высокие затраты на материал и изготовление |
| Эстетический вид | Матовая или скопленная серая отделка | Широкое разнообразие: зеркало, почистота, атлас заканчивается |
| Приложения | Структурный, ограждение, HVAC, Автомобиль, электрические столбы | Продовольственная обработка, медицинский, архитектура, морской пехотинец, химическая обработка |
| Воздействие на окружающую среду | Потенциал стока цинка; Утилизация стальной ядра | Высокая переработка; более длительный срок службы уменьшает отходы |
11. Заключение
Когда дело доходит до выбора между оцинкованной и нержавеющей сталью, контекст - это все.
- Для бюджетный, применение краткосрочного и среднего в неагрессивной среде, оцинкованная сталь предлагает практическую, Экономическое решение.
- Для Высокоэффективность, долгоиграющий, и визуально изысканные проекты, нержавеющая сталь оправдывает свою более высокую стоимость с непревзойденной производительностью.
Взвешивая коррозионная среда, механическое напряжение, график обслуживания, и Эстетические цели, Инженеры из материала могут сделать наиболее подходящим, рентабельный, и безопасный выбор материала.
Часто задаваемые вопросы
Который является более устойчивой к коррозии-обезжиренной стали или нержавеющей стали?
Нержавеющая сталь - особенно оценки, как 304 или 316 - превосходная коррозионная устойчивость из -за высокого содержания хрома и никеля, формирование самовосстанавливающегося пассивного слоя.
Гальванизированная сталь полагается на цинковое покрытие для защиты, который может в конечном итоге изнашиваться, Особенно в суровой или соленой среде.
Оцинкованная сталь дешевле, чем нержавеющая сталь?
Да. Оцинкованная сталь значительно более доступна с точки зрения первоначальной стоимости - часто 2 к 3 раз дешевле, чем нержавеющая сталь.
Однако, нержавеющая сталь может предложить лучшую долгосрочную ценность из-за сокращения технического обслуживания и более длительного срока службы обслуживания.
Можно ли сварена как оцинкованная, так и нержавеющая сталь?
Да, но с соображениями. Гальванизированная сталь может выделять токсичные цинковые пары при сварке, требуя надлежащей вентиляции и СИЗ.
Нержавеющая сталь можно сваривать, но может потребовать специального оборудования и послепродажного обработки для поддержания коррозионной стойкости.
Какой из них лучше для наружного использования?
Это зависит от окружающей среды. В легких коррозионных настройках (НАПРИМЕР., сухой или внутренний), оцинкованная сталь часто достаточно.
В высоко коррозийных средах (НАПРИМЕР., прибрежный, промышленное), нержавеющая сталь работает лучше со временем.
Может оцинковать стальную ржавчину?
Да. После того, как покрытие цинка будет скомпрометировано или изношено через, Основная сталь становится уязвимой для ржавчины и коррозии.
