1. Вступ
Оцинкована сталь проти нержавіючої сталі є двома найбільш широко використовуваними корозійними металами в сучасній промисловості.
Від мостів та багатоповерхівки до кухонного обладнання та хімічних резервуарів, Ці матеріали відіграють центральну роль у забезпеченні довговічності, безпека, та естетична цілісність у вимогливих умовах.
Їх спільна мета - захистити основний метал від корозії - робить їх порівнянними з першого погляду.
Однак, їх хімічні композиції, захисні механізми, механічні властивості, і структури витрат суттєво відрізняється.
Ці відмінності стають критичними при виборі правильного матеріалу для будівництва, виробництво, або інфраструктурні проекти.
2. Що таке оцинкована сталь
Склад
Оцинкована сталь в основному складається з основної вуглецевої сталі, який зазвичай містить залізо як основний елемент, разом з невеликою кількістю вуглецю (зазвичай менше ніж 2%).
Інші мікроелементи, такі як марганець, кремнію, сірка, і фосфор також може бути присутнім у основі вуглецевої сталі.
Визначальною особливістю оцинкованої сталі є покриття цинку наноситься на його поверхню. Цинкове покриття може варіюватися в товщині залежно від процесу гальванізації та вимог до застосування.
Виробничі процеси
Гаряче гальванування:
Це найпоширеніший метод гальванування. У цьому процесі, Вуглецеву сталь спочатку ретельно очищають, щоб видалити бруд, нафта, і іржа.
Потім його занурюють у ванну розплавленого цинку приблизно 450 ° C.
При цій високій температурі, Серія хімічних реакцій, утворюючи кілька шарів цинко-залізних сплавів на поверхні сталі, увінчаний шаром чистого цинку.
Товщина покриття може змінюватися, Але для структурних застосувань, це часто варіюється від 85-100 мікрометри. Оцинкована сталь з гарячою мірою забезпечує відмінний довгостроковий захист від корозії.
Електричний:
Також відомий як електричний, він передбачає проходження електричного струму через розчин, що містить іони цинку.
Сталевий компонент діє як катод, в той час як анод цинку розміщується в розчині.
По мірі те, що струм тече, Іони цинку осаджуються на поверхню сталі, Створення тонкого і рівномірного покриття, зазвичай між 5-15 мікрометри товсті.
Електрогалванована сталь пропонує більш гладку поверхневу обробку порівняно з гарячою оцинкованою сталь, але має нижню стійкість до корозії за рахунок тоншого покриття.
Захист за допомогою жертовної анодної поведінки цинку
Корозійний захист оцинкованої сталі заснований на жертовній анодній поведінці цинку. Цинк є більш електрохімічно активним, ніж залізо.
Коли оцинкована сталь піддається електроліту, наприклад, волога у повітрі або воді, Цинкове покриття кородує переважно над основною сталь.
Як цинк королюється, він утворює шар оксиду цинку та гідроксиду цинку, які діють як фізичний бар'єр, подальше захист сталі.
Ця жертовна дія триває, поки цинкове покриття не буде повністю споживане.
Поширені оцінки оцинкованої сталі
Оцинкована сталь доступна в різних оцінка залежно від основних сталевих властивостей та товщини покриття цинку. Деякі з найбільш часто використовуваних включають:
| Сорт | Стандартний | Метод покриття | Ключові властивості | Типові програми |
| G90 | ASTM A653 | Гаряче оцинковано | 0.90 Оз/фут² цинк (~ 76 мкм); Хороший зовнішній захист корозії | Покрівля, HVAC канали, обрамлення членів |
| G60 | ASTM A653 | Гаряче оцинковано | 0.60 Оз/фут² цинк (~ 51 мкм); Помірна корозійна стійкість | Автомобільні компоненти, в приміщенні |
| Z275 | У 10346 | Гаряче оцинковано | 275 g/м² цинк (~ 20 мкм/сторона); Широко використовується в Європі | Обшивка, Структурні профілі, огородження |
| Напр. | ASTM A879 / Він G3313 | Електричний | 5–25 мкм покриття; гладка обробка, обмежена міцність на свіжому повітрі | Тіла автомобілів, прилади, Світлі корпуси |
Примітка: Позначення "G" (Напр., G90) відноситься до загальної ваги покриття цинку на квадратний фут, в той час як "Z" позначення (Напр., Z275) позначають грам на квадратний метр.
Товщина покриття безпосередньо впливає на корозійну стійкість та вартість.
3. Що таке нержавіюча сталь?
Нержавіюча сталь це сплав на основі заліза, відомий своєю винятковою стійкістю до корозії, висока сила, і універсальність.
На відміну від оцинкованої сталі, що залежить від зовнішнього цинкового покриття, Нержавіюча сталь отримує свою корозійну стійкість від внутрішніх елементів -легованих елементів, найменш хром (Cr).
При вплиді кисню, Хром утворює пасивну оксидну плівку на поверхні, яка діє як захисний бар'єр самолікування.
Основна композиція
В той час як нержавіюча сталь повинна містити принаймні 10.5% хром,
Багато оцінок також містять такі елементи, як нікель (У), молібден (Mo), марганець (Мн), кремнію (І), і вуглець (C) Для посилення механічного, термічний, та стійкі до корозії властивості.
Ось типовий склад широко використовуваного Тип 304 нержавіюча сталь:
| Елемент | Типовий зміст (WT%) | Функціонування |
| Прасувати (Феод) | Балансувати | Структурний базовий матеріал |
| Хром (Cr) | 18.0–20,0% | Форми пасивної плівки для корозії |
| Нікель (У) | 8.0–10,5% | Підвищує пластичність та стійкість до кислих |
| Вуглець (C) | ≤ 0.08% | Покращує силу (обмежений для запобігання утворенню карбіду) |
| Марганець (Мн), Кремнію (І) | ≤ 2.0%, ≤ 1.0% | ДЕКСИДИДИЧНІ АГЕНТИ, Поліпшити міцність і силу |
Інші оцінки, такі як 316 нержавіюча сталь, включають 2–3% молібден, Подальша підвищення стійкості до хлоридів та суворих хімічних речовин.
Процеси виробництва з нержавіючої сталі
Виробництво нержавіючої сталі-це багатоетапний процес, що включає високотемпературну металургійну трансформацію, точне формування, і поверхневі обробки. Нижче наведено огляд:
Плавлення та лежачи
Сировина, така як залізна руда, сталь, хром, а нікель розтоплюється в Електрична дугова піч (Eaf) або Основна киснева піч.
Один раз розплавлений, Для досягнення бажаного складу сплаву зроблені точні хімічні корективи.
Кастинг
Розплавлений сплав є касто в напівфабрикатні форми, такі як плита, заготовки, або цвітіння. Потім вони обробляються далі залежно від вимог до кінцевого використання.
Гаряче та холодне прокат
- Гаряче кочення виконується вище температури перекристалізації для зниження товщини та вдосконалення структури зерна.
- Холодне кочення робиться при кімнатній температурі для поліпшення поверхнева обробка, механічна міцність, і точність розмірів.
Формування та виготовлення
Нержавіюча сталь може сформуватися за допомогою штампування, малювання, згинання, або екструзія. Різні оцінки пропонують різноманітні рівні формуваності - 304 відомий чудовою пластичністю, в той час 430 більш жорсткий.
Поверхнева обробка
Закінчення як 2Б (холодний, матовий), Ні. 4 (матовий), і Ні. 8 (дзеркало) застосовуються залежно від естетичних або функціональних вимог.
Додаткові процеси, такі як пасивація Також може бути використаний для видалення забруднень та посилення шару оксиду хрому.
Класифікація за кристалічною структурою
Нержавіючі сталі в основному класифікуються:
- Аустенітний (Напр., 304, 316): Немагнітний, Висока корозійна стійкість, Відмінна формуваність
- Феррит (Напр., 430): Магнітний, Помірна корозійна стійкість, Хороша теплопровідність
- Мартенситний (Напр., 410): Загартовано за допомогою термічної обробки, нижня стійкість до корозії
- Дуплекс (Напр., 2205): Поєднує в собі особливості аустенітного та фериту, Відмінна міцність та хлоридна стійкість
4. Корозійна стійкість оцинкованої сталі проти нержавіючої сталі
Корозійна стійкість є визначальною характеристикою як для оцинкованої сталі, так і для нержавіючої сталі, І все ж вони досягають цього за допомогою принципово різних механізмів та виявляють чіткі профілі ефективності в різних умовах навколишнього середовища.
Механізми захисту від корозії
| Матеріал | Механізм захисту від корозії |
| Оцинкована сталь | Жертовний анодний захист: Цинкове покриття королює переважно для захисту основної сталі. |
| Нержавіюча сталь | Пасивний захист: Хром утворює стабільний, Оксидна плівка, що відновлюється, що запобігає подальшому окисленню. |
Продуктивність у різних умовах
Атмосферні умови
- Міський & Сільський:
Обидва матеріали працюють адекватно в областях з низьким вмістом забруднення. Однак, з часом, Оцинковані покриття погіршуються Через вивітрювання, Особливо, якщо вони піддаються впливу вологи та Co₂. - Промислові атмосфери:
Нержавіюча сталь, особливо 316 сорт, Екселі в середовищі з високим рівнем SO₂, Штук, та інші кислі забруднювачі.
Оцинкована сталь швидко погіршується через кислий напад на цинковому шарі. - Морські середовища:
Повітря, навантаженого солями, прискорює цинкове корозію. Оцинкована сталь Зазвичай триває 5–10 років біля узбережжя.
Навпаки, 316 нержавіюча сталь може терпіти 25–50+ років за тих же умов.
Тест на розпилення солі (ASTM B117)
Стандартизований прискорений тест на корозію:
- Гаряча оцинкована сталь: 500–1000 годин до з’явлення червоної іржі
- 304 нержавіюча сталь: >1,500 годинник (Немає іржі)
- 316 нержавіюча сталь: >2,000 годинник (Немає іржі)
Вплив води
| Навколишнє середовище | Оцинкована сталь | Нержавіюча сталь |
| Прісна вода | Хороший опір, якщо рН нейтральний | Відмінна резистентність до корозії |
| Тверда/лужна вода | Цинк може реагувати на формування масштабних родовищ | Мінімальний вплив на нержавіючу сталь |
| Морська вода / Морська вода | Швидка деградація цинку протягом багатьох років | 316 нержавіюча рекомендована для довгострокового використання |
Хімічна експозиція
- Оцинкована сталь: Вразливий до кислот (Напр., соляний, сірчаний), і лужні середовища можуть видалити цинкові шари.
- Нержавіюча сталь: Пропонує більш широку хімічну стійкість. Тип 304 протистоїть органічних кислот та м'яких хімічних речовин, в той час 316 чинить опір сильним кислотам, луг, і хлориди.
Швидкість корозії в середовищі хімічної експозиції (Приблизний, мм/рік)
| Хімічне середовище | Оцинкована сталь | 304 Нержавіюча сталь | 316 Нержавіюча сталь |
| 1% Соляна кислота (HCL) | > 0.50 | ~ 0,05 | ~ 0,01 |
| 10% Оцтова кислота | ~ 0,10 | < 0.01 | < 0.005 |
| 3.5% Хлорид натрію (NaCl) | 0.15 - 0.30 | ~ 0,01 | < 0.005 |
| 10% Гідроксид натрію (Нах) | Помірна корозія | Хороший опір | Відмінний опір |
| Діоксид сірки (So₂) Атмосфера | Значна деградація | Мінімальний ефект | Відмінний опір |
Довговічність з часом
- Оцинкована сталева тривалість життя:
-
- Сухі умови в приміщенні: 50+ роки
- Помірна експозиція на відкритому повітрі: 15–25 років
- Прибережні/промислові зони: <10 роки без технічного обслуговування
- Життєвий термін експлуатації нержавіючої сталі:
-
- 304 СС: 50+ роки Загалом
- 316 СС: 75+ роки в морських та промислових зонах
Локалізовані ризики корозії
| Форма корозії | Оцинкована сталь | Нержавіюча сталь |
| Піттінг | Помірні в хлоридах | Суворий 304, низький 316 |
| Корозія щілини | Високий ризик у вологому щілині | Низький ризик щодо 316 |
| Стрес -корозія розтріскувань | Рідкісний | Ризик у хлоридах + напруга |
| Міжгранулярна корозія | Ні | Запобігати з низькими оцінками С |
5. Механічні властивості оцинкованої сталі проти нержавіючої сталі
Механічні властивості відіграють ключову роль у визначенні придатності матеріалу для навантаження, ударний опір, і довгострокова структурна цілісність.
Таблиця порівняння: Механічні властивості
| Власність | Оцинкована сталь(Легка сталева основа) | 304 Нержавіюча сталь | 316 Нержавіюча сталь |
| Сила на розрив | 270–500 МПа | 515–750 МПа | 520–770 МПа |
| Похідна сила | 180–350 МПа | ~ 205 МПа | ~ 215 МПа |
| Подовження на перерві | 20–30% | 40–45% | 40–50% |
| Твердість (Брінелл) | ~ 120 год | ~ 201 год | ~ 217 год |
| Ударний опір | Помірний | Високий | Високий |
| Сила втоми | Опускатися (не ідеально підходить для циклічних навантажень) | Відмінна стійкість до втоми | Чудова стійкість до втоми |
6. Виготовлення, Обробка & Зварюваність оцинкованої сталі проти нержавіючої сталі
Оцинкована сталь
Виготовлення та обробка
- Простота обробки: Оцинкована сталь порівняно проста в машині за допомогою звичайних інструментів, оскільки її основа, як правило, м'яка або вуглецева сталь.
Однак, Цинкове покриття додає складності:
-
- Шар цинку м'якший і може деформуватися або чіп, вимагаючи коригування параметрів різання.
- Пари цинку, що утворюються під час різання або шліфування здоров'я та небезпеку для навколишнього середовища, необхідність належної вентиляції та захисного обладнання.
- Підготовка поверхні: До вторинних операцій, таких як живопис або зварювання, Очищення поверхні є необхідним для видалення оксидів цинку та забруднень.
Механічне або хімічне очищення покращує адгезію та якість зварювання.
Зварюваність
- Загальні методи зварювання: Оцинкована сталь можна зварювати за допомогою MIG, TIG, Або зварювати зварювання. Однак, Зварювання сталь з покриттям цинку вимагає конкретних запобіжних заходів:
-
- Випаровування цинку: Цинкове покриття випаровується приблизно на 907 ° C, Вивільнення токсичних випарів, які можуть спричинити лихоманку металу, якщо вдихнути.
- Якість зварювання: Цинк може спричинити дефекти пористості та зварювання, якщо не належним чином видалено з зони зварювання.
- Попередня підготовка: Для забезпечення чистих зварних швів рекомендується вилучити цинкове покриття в зоні зварювання за допомогою шліфувального або хімічного зачистки.
Нержавіюча сталь
Виготовлення та обробка
- Оброблені виклики: Нержавіюча сталь, Особливо оцінки, як 304 і 316, важче і більш абразивне, ніж м'яка сталь, що веде до:
-
- Збільшення зносу інструментів завдяки своїй тенденції для загартування робочих місць.
- Накопичення тепла через низьку теплопровідність вимагає повільнішої швидкості обробки та використання різання рідини.
- Рекомендовані інструменти: Карбідні інструменти з покриттями, такими як нітрид титану (Жерстя) або титановий карбонітрид (Тікн) Розширюйте термін експлуатації інструменту та покращує якість скорочення.
Зварюваність
- Зварювальні процеси: Нержавіюча сталь сумісна з декількома методами зварювання - TIG, Я, і SMAW широко використовуються.
-
- Зварювання надає перевагу тонким секціям та критичним застосуванню, що вимагає високої якості зварювання та естетики.
- Мені зварювання підтримує швидше, Автоматизовані операції, підходить для більш товстих секцій.
- Виклики зварювання:
-
- Ризик сенсибілізація: Формування карбідів хрому під час зварювання може знизити стійкість до корозії в зоні, що постраждала від тепла (HAZ).
- Використання Варіанти з низьким вмістом вуглецю (Напр., 304Л) або стабілізовані оцінки (304На) пом'якшує опади карбіду.
- Належне контроль введення тепла, багатопасове зварювання, і післяпрінтне відпал покращує цілісність зварювання та резистентність до корозії.
- Післяопірне лікування: Пасівація та маринування зазвичай застосовуються після зварювання для відновлення пасивного шару оксиду хрому та підвищення резистентності до корозії.
7. Естетика та поверхнева обробка оцинкованої сталі проти нержавіючої сталі
| Тип закінчення | Оцинкована сталь | Нержавіюча сталь |
| Сирий зовнішній вигляд | Тьмяний сірий, іноді | Сріблястий, чистий, сучасний |
| Текстура | Грубий, кристалічний | Гладкий (2Б), матовий, або дзеркально відліти |
| Архітектурне використання | Обмежений | Перевага для фасадів високого класу & інтер'єр |
| Тривалість покриття | Покриття може погодитися або крейда | Закінчення залишається стабільним з часом |
8. Застосування оцинкованої сталі проти нержавіючої сталі
Оцинкована сталь застосування:
- Зовнішні електричні шафи
- Доріжки
- Вуличне освітлення стовпів
- Огорожі та ворота
- Подак HVAC
- Компоненти шасі автомобілів
Застосування нержавіючої сталі:
- Комерційні кухні та господарські зони
- Морські обладнання та корпуси на човні
- Медичні інструменти та хірургічні лотки
- Фармацевтичні резервуари та чисті кімнати
- Декоративні фасади та внутрішні перила
- Трубопроводи з хімічної обробки
9. Плюси і мінуси оцинкованої сталі проти нержавіючої сталі
Оцинкована сталь
Профі:
- Економічний захист: Гальванування додає відносно недороге цинкове покриття, яке значно підвищує резистентність до корозії порівняно з голим сталь.
- Відмінний жертовний захист: Цинк діє як жертовний анод, Захист сталі, навіть якщо покриття подряпано або пошкоджено.
- Широка доступність: Оцинкована сталь широко виробляється і легко доступна в різних формах та розмірах.
- Простота виготовлення: Простіше машини та зварювання за допомогою стандартного обладнання порівняно з нержавіючої сталі.
- Добре для додатків на свіжому повітрі: Добре працює в атмосферних умовах, таких як міське та сільське середовище, що робить його ідеальним для огородження, покрівля, і огородження.
Мінуси:
- Обмежена стійкість до корозії в суворих умовах: Цинкове покриття може швидко погіршитися в морських або висококислих середовищах.
- Потреби в обслуговуванні: З часом, Оцинковані покриття можуть зажадати перефарбовування або зворотний зв’язок для підтримки захисту.
- Небезпека для здоров'я: Зварювання або різання оцинкованих сталевих випусків токсичних випарів цинку, вимагає захисних заходів.
- Зовнішність: Покриття цинку може розвинути тьмяне, матова обробка, яка може бути менш візуально привабливою для архітектурних цілей.
- Обмеження товщини: Захисний шар цинку відносно тонкий і може бути порушений при стиренні або удару.
Нержавіюча сталь
Профі:
- Вища резистентність до корозії: Збагачений хромовим сплавом з нержавіючої сталі утворює пасивний оксидний шар, який витримує сувору хімічну речовину, морський, та промислові середовища.
- Міцність: Демонструє відмінну механічну міцність, міцність, і стійкість до втоми над тривалим використанням.
- Низьке обслуговування: Вимагає мінімального догляду та зберігає естетичну привабливість через стійкість до фарбування та знебарвлення.
- Естетична універсальність: Доступний у різних оздобленнях (Напр., Дзеркальний лак, матовий, матовий) підходить для декоративних та архітектурних застосувань.
- Біосумісність: Перевагу в медичній, переробка харчових продуктів, та фармацевтична промисловість через гігієнічні властивості.
Мінуси:
- Більш висока початкова вартість: Витрати на матеріал та виготовлення значно вищі, ніж оцинкована сталь.
- Обробка та зварювальні виклики: Вимагає спеціалізованих інструментів та методик за рахунок затвердіння та теплової чутливості.
- Сприйнятливість до певних типів корозії: В той час як загалом стійкі до корозії, Такі оцінки 304 Нержавіюча нержавіюча може бути вразливою до індукованого хлоридом піттінгу або розтріскування стресу в агресивних умовах.
- Важка вага: Зазвичай щільніше, ніж оцинкована сталь, що може вплинути на витрати на проектування та транспортування.
10. Підсумкова таблиця оцинкованої сталі проти нержавіючої сталі
| Власність/аспект | Оцинкована сталь | Нержавіюча сталь |
| Склад | Вуглецева сталь, покритий цинком | Сплав заліза, хром (≥10,5%), нікель, інші |
| Захист від корозії | Цинкове жертовне покриття; захищає гальванічними діями | Пасивний шар оксиду хрому; самолікування |
| Типова товщина покриття | 5–25 мкм (змінюється залежно від процесу та використання) | Немає покриття; Корозійна резистентність, інтеграл до сплаву |
| Корозійна стійкість | Добре в м'яких умовах; обмежений у морській/кислі | Відмінно в більшості середовищ, включаючи морського піхотинця, хімічний |
| Сила на розрив | ~ 370–550 МПа | ~ 500–750 МПа (залежний від класу, Напр., 304: ~ 515 МПа) |
| Похідна сила | ~ 230–350 МПа | ~ 205–310 МПа |
| Подовження | ~ 15–30% | ~ 40–50% |
| Твердість | Зазвичай 100–150 год | Зазвичай 70–90 HRB |
| Вага/Щільність | ~ 7,85 г/см³ | ~ 7,9 г/см³ |
Виготовлення & Обробка |
Легше машина та зварювання; цинкові випари під час зварювання | Важніше машини; вимагає спеціалізованих інструментів; Зв зварювання з обережністю |
| Технічне обслуговування | Може вимагати повторного повторного з часом | Низьке обслуговування; корозійний стійкий |
| Вартість | Як правило, 30–50% нижча початкова вартість | Більш високі витрати на матеріал та виготовлення |
| Естетичний вигляд | Матова або сплетена сіра обробка | Різноманітність: дзеркало, матовий, атласне оздоблення |
| Заявки | Структурний, фехтування, ОВК, автомобільний, електричні полюси | Переробка харчових продуктів, медичний, архітектура, морський, Хімічна обробка |
| Вплив на навколишнє середовище | Потенціал стоку цинку; Сталеве ядро, що підлягає переробці | Дуже перероблений; Більш тривалий термін життя зменшує відходи |
11. Висновок
Що стосується вибору між оцинкованою та нержавіючої сталі, контекст - це все.
- для недорогий, Коротко-середні програми У неагресивних умовах, Оцинкована сталь пропонує практичний, Економічне рішення.
- для високопродуктивний, довготривалий, і візуально вишукані проекти, Нержавіюча сталь виправдовує свою більш високу вартість з неперевершеними продуктивністю.
Зважуючи корозійне середовище, механічне напруження, Розклад технічного обслуговування, і Естетичні цілі, Інженери матеріалу можуть зробити найбільш підходящими, економічний, та безпечний вибір матеріалів.
Поширені запитання
Що є більш резистентним до корозії-гальованою сталі або нержавіючої сталі?
Нержавіюча сталь - особливо ступінь, як 304 або 316 - вирівнює верхню резистентність до корозії через високий вміст хрому та нікелю, формування пасивного шару самолікування.
Оцинкована сталь покладається на цинкове покриття для захисту, що може врешті -решт зношуватися, особливо в суворих або солоних умовах.
Оцинкована сталь дешевша, ніж нержавіюча сталь?
Так. Оцинкована сталь значно доступніша з точки зору початкової вартості - часто 2 до 3 часи дешевші, ніж нержавіюча сталь.
Однак, Нержавіюча сталь може запропонувати кращу довгострокову цінність через зменшення обслуговування та довший термін служби.
Чи можна зварювати як оцинковану, так і нержавіючу сталь?
Так, Але з міркуваннями. Оцинкована сталь може вивільнити токсичні випари цинку при зваренні, вимагає належної вентиляції та ЗІЗ.
Нержавіюча сталь є зварювальною, але може зажадати спеціалізованого обладнання та післяопірних обробки для підтримки резистентності до корозії.
Який з них краще для використання на свіжому повітрі?
Це залежить від навколишнього середовища. У м'яко корозійних налаштуваннях (Напр., сухий або внутрішній), Оцинкована сталь часто достатньо.
У дуже корозійних умовах (Напр., прибережний, промисловий), з нержавіючої сталі працює з часом краще.
Може оцинкована сталева іржа?
Так. Після того, як цинкове покриття буде порушено або зношене через, Основна сталь стає вразливою до іржі та корозії.
