1. Introduktion
Galvaniserat stål vs rostfritt stål är två av de mest använda korrosionsbeständiga metallerna över modern industri.
Från broar och höghus till köksutrustning och kemiska tankar, Dessa material spelar en central roll för att säkerställa hållbarhet, säkerhet, och estetisk integritet i krävande miljöer.
Deras gemensamma mål - att skydda underliggande metall från korrosion - gör dem jämförbara på en överblick.
Dock, deras kemiska kompositioner, skyddsmekanismer, mekaniska egenskaper, och kostnadsstrukturer skiljer sig väsentligt.
Dessa skillnader blir kritiska när du väljer rätt material för konstruktion, tillverkning, eller infrastrukturprojekt.
2. Vad är galvaniserat stål
Sammansättning
Galvaniserat stål består främst av ett bas kolstål, som vanligtvis innehåller järn som huvudelement, tillsammans med små mängder kol (vanligtvis mindre än 2%).
Andra spårelement som mangan, kisel, svavel, och fosfor kan också vara närvarande i kolstålbasen.
Det definierande inslaget i galvaniserat stål är zinkbeläggning appliceras på ytan. Zinkbeläggningen kan variera i tjocklek beroende på galvaniseringsprocessen och applikationskraven.
Tillverkningsprocesser
Hot-dopp galvaniserande:
Detta är den vanligaste metoden för galvanisering. I denna process, Kolstålet rengörs först noggrant för att ta bort smuts, olja, och rost.
Den nedsänks sedan i ett bad med smält zink vid cirka 450 ° C.
Vid denna höga temperatur, En serie kemiska reaktioner inträffar, bildar flera lager av zinkjärnlegeringar på ytan av stålet, toppad med ett lager rent zink.
Tjockleken på beläggningen kan variera, Men för strukturella tillämpningar, det sträcker sig ofta från 85-100 mikrometer. Hot-dip galvaniserat stål ger utmärkt långsiktigt korrosionsskydd.
Elektro-galvaniserande:
Även känd som elektroplätering, Det handlar om att passera en elektrisk ström genom en lösning som innehåller zinkjoner.
Stålkomponenten fungerar som katoden, medan en zinkanod placeras i lösningen.
Som nuvarande flöden, Zinkjoner avsätts på stålets yta, Skapa en tunn och enhetlig beläggning, vanligtvis mellan 5-15 mikrometrar tjocka.
Elektro-galvaniserat stål erbjuder en jämnare ytfinish jämfört med varmt dopp galvaniserat stål men har lägre korrosionsbeständighet på grund av den tunnare beläggningen.
Skydd via offeranodiskt beteende hos zink
Korrosionsskyddet av galvaniserat stål är baserat på zinkens offeranodiska beteende. Zink är mer elektrokemiskt aktivt än järn.
När det galvaniserade stålet utsätts för en elektrolyt, såsom fukt i luften eller vattnet, Zinkbeläggningen korroderar företrädesvis över det underliggande stålet.
Som zink korroderar, Det bildar ett lager av zinkoxid och zinkhydroxid, som fungerar som en fysisk barriär, Ytterligare skydd av stålet.
Denna offeråtgärd fortsätter tills zinkbeläggningen är helt konsumerad.
Vanliga betyg av galvaniserat stål
Galvaniserat stål finns i en mängd olika betyg beroende på basstålegenskaper och zinkbeläggningstjockleken. Några av de mest använda inkluderar:
| Kvalitet | Standard | Beläggningsmetod | Nyckelegenskaper | Typiska applikationer |
| G90 | ASTM A653 | Het-galvaniserad | 0.90 oz/ft² zink (~ 76 μm totalt); bra yttre korrosionsskydd | Takläggning, HVAC -kanaler, inramningsmedlemmar |
| G60 | ASTM A653 | Het-galvaniserad | 0.60 oz/ft² zink (~ 51 μm totalt); måttlig korrosionsmotstånd | Bilkomponenter, inomhusramning |
| Z275 | I 10346 | Het-galvaniserad | 275 g/m² zink (~ 20 μm/sida); används allmänt i Europa | Beklädnad, strukturprofiler, skyddsäcke |
| TILL EXEMPEL | ASTM A879 / Han G3313 | Elektro-galvaniserad | 5–25 μm beläggning; smidig finish, begränsad utomhushållbarhet | Bilkroppar, apparater, lätta kapslingar |
Notera: "G" -beteckningen (TILL EXEMPEL., G90) hänvisar till den totala zinkbeläggningsvikten per kvadratfot, medan "z" -beteckningar (TILL EXEMPEL., Z275) beteckna gram per kvadratmeter.
Beläggningstjocklek påverkar direkt korrosionsmotståndet och kostnaden.
3. Vad är rostfritt stål?
Rostfritt stål är en järnbaserad legering känd för sin exceptionella motstånd mot korrosion, högstyrka, och mångsidighet.
Till skillnad från galvaniserat stål, vilket beror på en extern zinkbeläggning, Rostfritt stål härstammar sitt korrosionsmotstånd från dess inre legeringselement, framför allt krom (Cr).
När den utsätts för syre, Krom bildar en passiv oxidfilm på ytan som fungerar som en självhelande skyddsbarriär.
Kärnkomposition
Medan rostfritt stål måste innehålla åtminstone 10.5% krom,
Många betyg innehåller också element som nickel (I), molybden (Mo), mangan (Mn), kisel (Och), och kol (C) För att förbättra mekanisk, termisk, och korrosionsbeständiga egenskaper.
Här är den typiska sammansättningen av den allmänt använda Typ 304 rostfritt stål:
| Element | Typiskt innehåll (wt%) | Fungera |
| Järn (Fe) | Balans | Strukturell basmaterial |
| Krom (Cr) | 18.0–20,0% | Bildar passiv film för korrosionsmotstånd |
| Nickel (I) | 8.0–10,5% | Förbättrar duktilitet och motstånd mot sura miljöer |
| Kol (C) | ≤. 0.08% | Förbättrar styrka (begränsad för att förhindra karbidbildning) |
| Mangan (Mn), Kisel (Och) | ≤. 2.0%, ≤. 1.0% | Deoxiderande medel, Förbättra seghet och styrka |
Andra betyg som 316 rostfritt stål, inkluderar 2–3% molybden, ytterligare förbättra resistensen mot klorider och hårda kemikalier.
Tillverkningsprocesser i rostfritt stål
Produktionen av rostfritt stål är en flerstegsprocess som involverar hög temperatur metallurgisk transformation, precisionsformning, och ytbehandlingar. Nedan är en översikt:
Smältande och legering
Råvaror som järnmalm, skrotstål, krom, och nickel smälts ihop i en elektrisk bågsugn (Eaf) eller grundläggande syreugn.
En gång smält, Exakta kemiska justeringar görs för att uppnå önskad legeringssammansättning.
Gjutning
Den smälta legeringen är kasta till halvfärdig former som plattor, billetter, eller blommor. Dessa behandlas sedan ytterligare beroende på kraven på slutanvändningen.
Varm och kall rullning
- Varmvalsning utförs över omkristallisationstemperaturer för att minska tjockleken och förfina kornstrukturen.
- Kallsäckande görs vid rumstemperatur för att förbättra ytfin, mekanisk styrka, och dimensionell noggrannhet.
Bildning och tillverkning
Rostfritt stål kan formas via stämpel, ritning, böjning, eller extrudering. Olika betyg erbjuder olika nivåer av formbarhet - 304 är känd för utmärkt duktilitet, medan 430 är mer styv.
Ytbehandling
Slutar som 2B (kyla, matt), Inga. 4 (borstad), och Inga. 8 (spegel) tillämpas beroende på estetiska eller funktionella krav.
Ytterligare processer som passivering kan också användas för att ta bort föroreningar och förbättra kromoxidskiktet.
Klassificering efter kristallstruktur
Rostfria stål kategoriseras i stort:
- Austenitisk (TILL EXEMPEL., 304, 316): Omagnetisk, hög korrosionsmotstånd, Utmärkt formbarhet
- Ferritisk (TILL EXEMPEL., 430): Magnetisk, måttlig korrosionsmotstånd, Bra värmeledningsförmåga
- Martensitisk (TILL EXEMPEL., 410): Härdbar genom värmebehandling, lägre korrosionsbeständighet
- Duplex (TILL EXEMPEL., 2205): Kombinerar funktioner hos austenitiska och ferritiska, Utmärkt styrka och kloridmotstånd
4. Korrosionsbeständighet av galvaniserat stål mot rostfritt stål
Korrosionsmotstånd är en avgörande egenskap för både galvaniserat stål och rostfritt stål, Ändå uppnår de det genom grundläggande olika mekanismer och uppvisar distinkta prestationsprofiler under olika miljöförhållanden.
Mekanismer för korrosionsskydd
| Material | Korrosionsskyddsmekanism |
| Galvaniserat stål | Offer anodiskt skydd: Zinkbeläggning korroderar företrädesvis för att skydda det underliggande stålet. |
| Rostfritt stål | Passivt skydd: Krom bildar en stall, Självreparerande oxidfilm som förhindrar ytterligare oxidation. |
Prestanda i olika miljöer
Atmosfäriska förhållanden
- Urban & Lantlig:
Båda materialen fungerar tillräckligt i områden med låg förorening. Dock, med tiden, Galvaniserade beläggningar försämras På grund av väderbildning, Särskilt om det utsätts för fukt och co₂. - Industriat atmosfär:
Rostfritt stål, särskilt 316 kvalitet, utmärker sig i miljöer med höga nivåer av SO₂, Nox, och andra sura föroreningar.
Galvaniserat stål försämras snabbt på grund av sur attack på zinkskiktet. - Marinmiljöer:
Saltbelastad luft accelererar zinkkorrosion. Galvaniserat stål varar vanligtvis 5–10 år nära kusten.
Däremot, 316 rostfritt stål kan uthärda 25–50+ år under samma förhållanden.
Saltspraytest (ASTM B117)
Ett standardiserat accelererat korrosionstest:
- Galvaniserat stål: 500–1 000 timmar innan röd rost dyker upp
- 304 rostfritt stål: >1,500 timme (ingen rost)
- 316 rostfritt stål: >2,000 timme (ingen rost)
Vattenexponering
| Miljö | Galvaniserat stål | Rostfritt stål |
| Sötvatten | Bra motstånd om pH är neutralt | Utmärkt korrosionsmotstånd |
| Hårt/alkaliskt vatten | Zink kan reagera på att bilda skalaavlagringar | Minimal effekt på rostfritt stål |
| Saltvatten / Havsvatten | Snabb zinknedbrytning inom år | 316 Rostfritt rekommenderas för långvarig användning |
Kemisk exponering
- Galvaniserat stål: Sårbar för syror (TILL EXEMPEL., hydroklor-, svavel-), och alkaliska miljöer kan ta bort zinklager.
- Rostfritt stål: Erbjuder bredare kemisk resistens. Typ 304 motstår organiska syror och milda kemikalier, medan 316 motstår starka syror, alkali, och klorider.
Korrosionshastighet i kemiska exponeringsmiljöer (Ungefärlig, mm/år)
| Kemisk medium | Galvaniserat stål | 304 Rostfritt stål | 316 Rostfritt stål |
| 1% Saltsyra (Hcl) | > 0.50 | ~ 0,05 | ~ 0,01 |
| 10% Ättiksyra | ~ 0,10 | < 0.01 | < 0.005 |
| 3.5% Natriumklorid (NaCl) | 0.15 - 0.30 | ~ 0,01 | < 0.005 |
| 10% Natriumhydroxid (Naoh) | Måttlig korrosion | Bra motstånd | Utmärkt motstånd |
| Svaveldioxid (Så ₂) Atmosfär | Betydande förnedring | Minimal effekt | Utmärkt motstånd |
Hållbarhet över tiden
- Galvaniserad stållivslängd:
-
- Inomhus torra förhållanden: 50+ år
- Måttlig utomhusexponering: 15–25 år
- Kust-/industrikoner: <10 år utan underhåll
- Livslängd i rostfritt stål:
-
- 304 Ss: 50+ år i allmänna miljöer
- 316 Ss: 75+ år i marina och industriella zoner
Lokaliserade korrosionsrisker
| Korrosionsform | Galvaniserat stål | Rostfritt stål |
| Grop | Måttlig i klorider | Svår för 304, låg för 316 |
| Sprickorrosion | Hög risk i fuktiga sprickor | Låg risk för 316 |
| Stresskorrosionsprickor | Sällsynt | Klorider + spänning |
| Intergranulär korrosion | Inga | Förebyggande med låg-C-betyg |
5. Mekaniska egenskaper hos galvaniserat stål mot rostfritt stål
Mekaniska egenskaper spelar en viktig roll för att bestämma ett materialets lämplighet för bärande, slagmotstånd, och långsiktig strukturell integritet.
Jämförelsebord: Mekaniska egenskaper
| Egendom | Galvaniserat stål(Mild stålbas) | 304 Rostfritt stål | 316 Rostfritt stål |
| Dragstyrka | 270–500 MPa | 515–750 MPa | 520–770 MPa |
| Avkastningsstyrka | 180–350 MPa | ~ 205 MPa | ~ 215 MPA |
| Förlängning vid pausen | 20–30% | 40–45% | 40–50% |
| Hårdhet (Brinell) | ~ 120 HB | ~ 201 HB | ~ 217 HB |
| Slagmotstånd | Måttlig | Hög | Hög |
| Trötthetsstyrka | Lägre (Inte perfekt för cykliska belastningar) | Utmärkt trötthetsmotstånd | Överlägset trötthetsmotstånd |
6. Tillverkning, Bearbetning & Svetsbarhet av galvaniserat stål mot rostfritt stål
Galvaniserat stål
Tillverkning och bearbetning
- Lättare bearbetning: Galvaniserat stål är relativt enkelt att maskiner med konventionella verktyg eftersom dess bas är vanligtvis mild eller kolstål.
Dock, Zinkbeläggningen lägger till komplexitet:
-
- Zinkskiktet är mjukare och kan deformera eller chip, kräver justeringar vid skärningsparametrar.
- Zinkångor som genereras under skärning eller slipning av hälso- och miljöfaror, kräver adekvat ventilation och skyddsutrustning.
- Ytförberedelse: Före sekundär operationer som målning eller svetsning, Ytrengöring är avgörande för att ta bort zinkoxider och föroreningar.
Mekanisk eller kemisk rengöring förbättrar vidhäftningen och svetskvaliteten.
Svetbarhet
- Vanliga svetsmetoder: Galvaniserat stål kan svetsas med MiG, Tigga, eller sticksvetsning. Dock, Svetsning av zinkbelagda stål kräver specifika försiktighetsåtgärder:
-
- Zinkförångning: Zinkbeläggning förångas vid cirka 907 ° C, frisläppande giftiga ångor som kan orsaka metallrökfeber om de inhaleras.
- Svetskvalitet: Zink kan orsaka porositet och svetsa defekter om de inte tas bort från svetszonen.
- Förhandsförberedelse: Att ta bort zinkbeläggning i svetsområdet via slipning eller kemisk strippning rekommenderas för att säkerställa rena svetsar och minska rökrisker.
Rostfritt stål
Tillverkning och bearbetning
- Bearbetar utmaningar: Rostfritt stål, särskilt betyg som 304 och 316, är svårare och mer slipande än milt stål, ledande:
-
- Ökat verktygsslitage på grund av dess arbetshärdande tendens.
- Värmeuppbyggnad på grund av låg värmeledningsförmåga kräver långsammare bearbetningshastigheter och användning av skärvätskor.
- Rekommenderat verktyg: Karbidverktyg med beläggningar som titannitrid (Tenn) eller titankarbonitrid (Ticn) förlänga verktygslivet och förbättra klippkvaliteten.
Svetbarhet
- Svetsprocesser: Rostfritt stål är kompatibelt med flera svetsmetoder - tig, MIG, och smaw används allmänt.
-
- Tigsvetsning gynnas för tunna sektioner och kritiska tillämpningar som kräver hög svetskvalitet och estetik.
- MIG welding stöder snabbare, automatiserad verksamhet, Lämplig för tjockare sektioner.
- Svetsutmaningar:
-
- Risk för sensation: Bildning av kromkarbider under svetsning kan minska korrosionsbeständigheten i den värmepåverkade zonen (Had).
- Användning av låga koldioxidvarianter (TILL EXEMPEL., 304L) eller stabiliserade betyg (304Av) mildra karbidutfällning.
- Korrekt kontroll av värmeinmatning, svetsning, och efter svetslösning glödgning förbättrar svetsintegritet och korrosionsbeständighet.
- Efter svetsbehandlingar: Passivering och betning appliceras ofta efter svetsning för att återställa kromoxidens passivt skikt och förbättra korrosionsbeständighet.
7. Estetik och ytbehandling av galvaniserat stål mot rostfritt stål
| Finish | Galvaniserat stål | Rostfritt stål |
| Rått utseende | Tråkig, Ibland spangled | Silverren, rena, modern |
| Konsistens | Grov, kristall- | Jämna (2B), borstad, eller spegelpolerad |
| Arkitektonisk användning | Begränsad | Föredragen för avancerade fasader & interiörer |
| Beläggningshållbarhet | Beläggning kan väder eller krita | Finish förblir stabil över tiden |
8. Applikationer av galvaniserat stål mot rostfritt stål
Galvaniserade stålapplikationer:
- Elektriska skåp utomhus
- Motorvägsäck
- Gatapoler
- Fäktning och grindar
- Hvac -kanal
- Bilchassikomponenter
Applikationer i rostfritt stål:
- Kommersiella kök och matlagningsområden
- Marin hårdvara och båtskrov
- Medicinska instrument och kirurgiska brickor
- Farmaceutiska tankar och renrum
- Dekorativa fasader och inre räcken
- Kemiska bearbetningsledningar
9. För- och nackdelar med galvaniserat stål mot rostfritt stål
Galvaniserat stål
Proffs:
- Kostnadseffektivt skydd: Galvanizing lägger till en relativt billig zinkbeläggning som avsevärt förbättrar korrosionsbeständigheten jämfört med bar stål.
- Utmärkt offerskydd: Zink fungerar som en offeranod, Skydda stål även om beläggningen är repad eller skadad.
- Bred tillgänglighet: Galvaniserat stål är allmänt producerat och lätt tillgängligt i olika former och storlekar.
- Lätthet för tillverkning: Lättare att bearbeta och svetsa med standardutrustning jämfört med rostfritt stål.
- Bra för utomhusapplikationer: Presterar bra under atmosfäriska förhållanden som stads- och landsbygdsmiljöer, gör det idealiskt för stängsel, takläggning, och räcke.
Nackdelar:
- Begränsad korrosionsmotstånd i hårda miljöer: Zinkbeläggning kan försämras snabbt i marina eller mycket sura miljöer.
- Underhållsbehov: Med tiden, Galvaniserade beläggningar kan kräva ommålning eller touch-ups för att upprätthålla skydd.
- Hälsorisker: Svetsning eller skärande galvaniserade stålutsläpp giftiga zinkångor, kräver skyddande åtgärder.
- Utseende: Zinkbeläggning kan utvecklas en tråkig, Matt finish som kan vara mindre visuellt tilltalande för arkitektoniska användningar.
- Tjockleksbegränsningar: Det skyddande zinkskiktet är relativt tunt och kan äventyras av nötning eller påverkan.
Rostfritt stål
Proffs:
- Överlägsen korrosionsmotstånd: Rostfritt ståls kromrika legering bildar ett självhelande passivt oxidlager som tål hårda kemiska, marin, och industriella miljöer.
- Varaktighet: Visar utmärkt mekanisk styrka, seghet, och trötthetsresistens över långvarig användning.
- Lågt underhåll: Kräver minimal underhåll och behåller estetisk överklagande på grund av motstånd mot färgning och missfärgning.
- Estetisk mångsidighet: Finns i olika ytor (TILL EXEMPEL., spegelpolis, borstad, matt) Lämplig för dekorativa och arkitektoniska applikationer.
- Biokompatibilitet: Föredragen i medicin, matbearbetning, och läkemedelsindustrin på grund av hygieniska egenskaper.
Nackdelar:
- Högre initialkostnad: Material- och tillverkningskostnader är väsentligt högre än galvaniserat stål.
- Bearbetning och svetsutmaningar: Kräver specialiserade verktyg och tekniker på grund av arbetshärdning och termisk känslighet.
- Mottaglighet för vissa korrosionstyper: Medan i allmänhet korrosionsbeständig, betyg som 304 Rostfritt kan vara sårbar för kloridinducerad pittning eller stresskorrosionsprickor i aggressiva miljöer.
- Tyngre: Vanligtvis tätare än galvaniserat stål, som kan påverka design- och transportkostnader.
10. Sammanfattning Tabell av galvaniserat stål mot rostfritt stål
| Egendom/aspekt | Galvaniserat stål | Rostfritt stål |
| Sammansättning | Kolstål belagt med zink | Järnlegering, krom (≥10,5%), nickel, andra |
| Korrosionsskydd | Zinkofferbeläggning; skyddar med galvanisk handling | Passiv kromoxidskikt; självläkande |
| Typisk beläggningstjocklek | 5–25 mikron (varierar med process och användning) | Ingen beläggning; korrosionsbeständighet integrerad i legeringen |
| Korrosionsmotstånd | Bra i milda miljöer; Begränsad i marin/sur | Utmärkt i de flesta miljöer, inklusive marin, kemisk |
| Dragstyrka | ~ 370–550 MPa | ~ 500–750 MPa (betygsberoende, TILL EXEMPEL., 304: ~ 515 MPA) |
| Avkastningsstyrka | ~ 230–350 MPa | ~ 205–310 MPA |
| Förlängning | ~ 15–30% | ~ 40–50% |
| Hårdhet | Vanligtvis 100–150 HB | Vanligtvis 70–90 HRB |
| Vikt/Densitet | ~ 7,85 g/cm³ | ~ 7,9 g/cm³ |
Tillverkning & Bearbetning |
Lättare att bearbeta och svetsa; zinkångor under svetsning | Svårare att bearbeta; kräver specialverktyg; Svetsbar med försiktighet |
| Underhåll | Kan kräva att vi återhämtar sig över tiden | Lågt underhåll; korrosionsbeständig |
| Kosta | Generellt sett 30–50% lägre initialkostnad | Högre material och tillverkningskostnader |
| Estetiskt utseende | Matt eller spangled grå finish | Brett variation: spegel, borstad, Satin slutar |
| Ansökningar | Strukturell, fäktning, Hvac, bil-, elektriska stolpar | Matbearbetning, medicinsk, arkitektur, marin, kemisk bearbetning |
| Miljöpåverkan | Zinkavloppspotential; återvinningsbar stålkärna | Mycket återvinningsbar; längre livslängd minskar avfallet |
11. Slutsats
När det gäller att välja mellan galvaniserat och rostfritt stål, Kontext är allt.
- För lågkostnads-, Kort-till-mediumperioder i icke-aggressiva miljöer, galvaniserat stål erbjuder en praktisk, ekonomisk lösning.
- För högpresterande, långvarig, och visuellt raffinerade projekt, Rostfritt stål motiverar sin högre kostnad med oöverträffad prestanda.
Genom att väga frätande miljö, mekanisk stress, underhållsschema, och estetiska mål, Materialingenjörer kan göra det mest lämpliga, kostnadseffektiv, och säkra val av material.
Vanliga frågor
Vilket är mer korrosionsbeständigt-galvaniserat stål eller rostfritt stål?
Rostfritt stål - särskilt betyg som 304 eller 316 - Offers överlägsen korrosionsbeständighet på grund av dess höga krom och nickelinnehåll, bildar ett självhelande passivt lager.
Galvaniserat stål förlitar sig på en zinkbeläggning för skydd, som så småningom kan slitna, särskilt i hårda eller salt miljöer.
Är galvaniserat stål billigare än rostfritt stål?
Ja. Galvaniserat stål är betydligt billigare när det gäller initialkostnad - ofta 2 till 3 gånger billigare än rostfritt stål.
Dock, Rostfritt stål kan erbjuda bättre långsiktigt värde på grund av minskat underhåll och längre livslängd.
Kan både galvaniserat och rostfritt stål svetsas?
Ja, Men med överväganden. Galvaniserat stål kan frigöra giftiga zink -ångor när de svetsas, kräver korrekt ventilation och PPE.
Rostfritt stål är svetsbart men kan kräva specialiserad utrustning och efter svetsbehandlingar för att upprätthålla korrosionsbeständighet.
Vilken är bättre för utomhusbruk?
Det beror på miljön. I milt frätande inställningar (TILL EXEMPEL., torrt eller inlandet), Galvaniserat stål räcker ofta.
I mycket frätande miljöer (TILL EXEMPEL., kust-, industriell), Rostfritt stål presterar bättre med tiden.
Kan galvaniserad stålrost?
Ja. När zinkbeläggningen är komprometterad eller bärs igenom, det underliggande stålet blir sårbart för rost och korrosion.
