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Verzinkter Stahl: Zusammensetzung, Eigenschaften und Spezifikation

Galvannealed-Stahl ist eine Art beschichteter Stahl, der die Eigenschaften von Verzinkungs- und Glühverfahren kombiniert. 

Es wird durch Heißtauchen des Stahls in ein Bad aus geschmolzenem Zink und anschließendes Erhitzen in einer kontrollierten Umgebung hergestellt, um eine Reaktion zwischen der Zinkbeschichtung und dem Stahlsubstrat auszulösen. 

Dieses Verfahren führt zu einer Zink-Eisen-Legierungsbeschichtung, die im Vergleich zu normalem verzinktem Stahl eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit, eine hervorragende Lackhaftung und eine verbesserte Schweißbarkeit bietet. 

Zusammensetzung von verzinktem Stahl

 

Die typische Zusammensetzung von verzinktem Stahl umfasst:

 

  1. Basisstahl: Das Kernmaterial, normalerweise kohlenstoffarmer Stahl oder Weichstahl, sorgt für strukturelle Festigkeit.

 

  1. Zink-Beschichtung: Die erste Schicht wird während des Feuerverzinkungsprozesses aufgetragen. Die Zinkschicht enthält typischerweise geringe Mengen anderer Elemente, um die Eigenschaften der Beschichtung zu verbessern:

   – Zink (Zn): Der Hauptbestandteil, normalerweise etwa 99 % oder mehr.

   – Aluminium (Al): Wird oft in kleinen Mengen (0.1–0.2 %) zugesetzt, um die Mikrostruktur der Beschichtung zu kontrollieren und ihre Haftung und ihr Aussehen zu verbessern.

   – Blei (Pb) und Antimon (Sb): Manchmal in Spuren als Verunreinigungen oder zur Beeinflussung der Beschichtungseigenschaften vorhanden.

 

  1. Zink-Eisen-Legierungsschicht: Entsteht während des Glühprozesses, bei dem Zink und Eisen ineinander diffundieren. Die resultierende Beschichtung enthält typischerweise:

   – Eisen (Fe): Der Eisengehalt in der Beschichtung kann je nach spezifischem Verfahren und gewünschten Eigenschaften zwischen 8 und 12 % liegen.

 

Die endgültige Zusammensetzung der Galvannealed-Beschichtung besteht typischerweise aus etwa 90 % Zink und 10 % Eisen, kann jedoch variieren.

Die genauen Anteile hängen von Faktoren wie der Glühtemperatur, der Zeit und den vom Hersteller verwendeten spezifischen Prozessparametern ab.

 

Galvannealed-Stahl vs. galvanisierter Stahl

 

MerkmalGalvannealed StahlVerzinkter Stahl
BeschichtungsprozessIn Zink feuergetaucht und anschließend geglühtFeuerverzinkt in Zink
BeschichtungszusammensetzungZink-Eisen-LegierungReines Zink
OberflächenerscheinungMattgrau, gleichmäßigerGlänzend, glitzernd
LackierbarkeitHervorragend aufgrund der raueren OberflächeGut, erfordert aber möglicherweise eine Vorbehandlung
KorrosionsbeständigkeitHoch, aber etwas weniger als verzinktSehr hohe
SchweißbarkeitBesser, da sich Eisen in der Beschichtung befindetGut, aber Zink kann Probleme verursachen
FormbarkeitGut, aber weniger duktil als verzinktHervorragend, duktiler
Typische AnwendungenAutomobilpaneele, Haushaltsgeräte, BauwesenAußenkonstruktionen, Dächer, Zäune
KostenIm Allgemeinen höher als verzinktIm Allgemeinen niedriger als bei Galvannealed
LanglebigkeitHoch, mit guter AbriebfestigkeitHoch, aber die Beschichtung kann anfälliger für Beschädigungen sein

 

In dieser Tabelle werden die Hauptunterschiede und typischen Anwendungen beider Stahlarten aufgeführt, um Ihnen bei der Auswahl des richtigen Materials für Ihre spezifischen Anforderungen zu helfen.

 

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Physikalische Eigenschaften

 

 Festigkeit und Haltbarkeit

– Festigkeit: Galvannealed-Stahl weist aufgrund seiner Kombination aus Stahl und Zink-Eisen-Legierungsbeschichtung eine hohe Zugfestigkeit auf. Dadurch eignet es sich für Anwendungen, die eine robuste strukturelle Integrität erfordern.

– Haltbarkeit: Die Legierungsbeschichtung sorgt für eine längere Haltbarkeit und macht das Material über längere Zeiträume widerstandsfähig gegen Abnutzung.

 

Oberflächenhärte

– Der Galvannealing-Prozess, bei dem die Zinkbeschichtung erhitzt wird, um eine Zink-Eisen-Legierung zu bilden, führt zu einer härteren Oberfläche im Vergleich zu normalem verzinktem Stahl. Diese erhöhte Härte verbessert die Widerstandsfähigkeit gegen Kratzer und andere Oberflächenschäden.

 

Chemische Eigenschaften

 

Korrosionsbeständigkeit

– Korrosionsbeständigkeit: Die Beschichtung aus einer Zink-Eisen-Legierung bietet im Vergleich zu unbeschichtetem Stahl eine überlegene Korrosionsbeständigkeit. Das Zink fungiert als Opferschicht, die vor dem Stahlsubstrat korrodiert und es so vor Rost und anderen Formen der Korrosion schützt.

 

Lackierbarkeit und Haftung

– Lackierbarkeit: Verzinkter Stahl hat eine ausgezeichnete Oberfläche für die Lackhaftung. Die Beschichtung aus einer Zink-Eisen-Legierung sorgt für eine rauere Textur, wodurch die Farbe besser haften kann.

– Haftung: Die Oberfläche von verzinktem Stahl ist besonders aufnahmefähig für verschiedene Beschichtungen und Klebstoffe und sorgt so für langlebige Oberflächen sowie verbesserte ästhetische und funktionale Eigenschaften.

 

Diese Eigenschaften machen verzinkten Stahl zu einem vielseitigen und zuverlässigen Material für eine Vielzahl industrieller und kommerzieller Anwendungen, darunter Automobilteile, Baumaterialien und Geräte.

 

Normen

 

  • Zusammensetzung

 

– Grundmaterial: Typischerweise kohlenstoffarmer Stahl, oft spezifiziert als kommerzieller Qualitätsstahl (CQ), Ziehqualitätsstahl (DQ) oder hochfester niedriglegierter Stahl (HSLA), je nach Anwendung.

– Beschichtung: Zink-Eisen-Legierung, wobei der Eisengehalt typischerweise zwischen 8 % und 12 % liegt.

 

  • Beschichtungsgewicht und -dicke

 

– Beschichtungsgewicht: 

  – Gemessen in Gramm pro Quadratmeter (g/m²) oder Unzen pro Quadratfuß (oz/ft²).

  – Zu den gängigen Beschichtungsgewichten gehören:

    – A25 (0.25 oz/ft² oder ca. 76 g/m²)

    – A40 (0.40 oz/ft² oder ca. 122 g/m²)

    – A60 (0.60 oz/ft² oder ca. 183 g/m²)

- Beschichtungsdicke:

  – Typischerweise im Bereich von 0.0001 bis 0.0003 Zoll (2.54 bis 7.62 Mikrometer).

 

  • Oberflächenfinish

 

– Aussehen: Mattgraue Oberfläche aufgrund der Zink-Eisen-Legierung.

– Lackierbarkeit: Hervorragende Lackhaftungseigenschaften, oft nur minimale Oberflächenvorbereitung erforderlich.

 

  • Korrosionsbeständigkeit

 

– Allgemein: Erhöhte Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu unbehandeltem Stahl aufgrund der Opfercharakteristik der Zink-Eisen-Legierungsbeschichtung.

– Salzsprühtest: Wird häufig zur Beurteilung der Korrosionsbeständigkeit verwendet; Die Leistung kann je nach Beschichtungsgewicht und Umgebungsbedingungen variieren.

 

  • Formbarkeit

 

– Allgemein: Gute Formbarkeit, geeignet für verschiedene Fertigungsprozesse wie Stanzen, Biegen und Ziehen. Allerdings ist die Zink-Eisen-Legierungsbeschichtung spröder als reines Zink, daher muss darauf geachtet werden, dass beim Umformen keine Risse entstehen.

 

  • Schweißbarkeit

 

– Allgemein: Galvannealed-Stahl weist im Allgemeinen eine gute Schweißbarkeit auf. Allerdings kann das Vorhandensein der Zink-Eisen-Beschichtung den Schweißprozess und die Schweißparameter beeinflussen.

– Schweißmethoden:

  – Widerstandsschweißen: Wird häufig zum Punktschweißen verwendet; Möglicherweise sind Anpassungen erforderlich, um der Beschichtung Rechnung zu tragen.

  – Lichtbogenschweißen: MIG- und WIG-Schweißen können verwendet werden, die Beschichtung kann jedoch Dämpfe erzeugen, die eine ordnungsgemäße Belüftung erfordern.

  – Laserschweißen: Bietet Präzision und Kontrolle und minimiert die Auswirkungen der Beschichtung.

 

Standards 

 

  – ASTM A653/A653M: Standardspezifikation für Stahlblech, verzinkt (verzinkt) oder mit Zink-Eisen-Legierung beschichtet (verzinkt) im Schmelztauchverfahren.

 

  – ASTM A924/A924M: Standardspezifikation für allgemeine Anforderungen für Stahlbleche, die im Schmelztauchverfahren metallisch beschichtet sind.

 

  – JIS G 3302: Japanischer Industriestandard für feuerverzinkte Stahlbleche.

 

  – EN 10346: Europäische Norm für kontinuierlich feuerbeschichtete Stahlflachprodukte.

 

Anwendungen

 

Automobilindustrie

– Karosserieteile: Verzinkter Stahl wird aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und Lackhaftungseigenschaften häufig für Karosserieteile von Automobilen verwendet.

– Strukturkomponenten: Es wird auch in Strukturkomponenten von Fahrzeugen verwendet und sorgt für Festigkeit und Haltbarkeit bei gleichzeitiger Rostbeständigkeit.

 

Baugewerbe

– Dächer und Verkleidungen: Im Bauwesen wird verzinkter Stahl für Dach- und Verkleidungsmaterialien verwendet, der einen dauerhaften Schutz vor Witterungseinflüssen bietet.

– Rahmen und strukturelle Stützen: Es wird in Rahmen und strukturellen Stützen eingesetzt und sorgt für eine robuste und zuverlässige Infrastruktur in Gebäuden.

 

Geräteherstellung

– Haushaltsgeräte: Verzinkter Stahl wird aufgrund seiner Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit bei der Herstellung von Haushaltsgeräten wie Kühlschränken, Waschmaschinen und Öfen verwendet.

– Industrieausrüstung: Es wird auch in Industrieanlagen verwendet und stellt ein starkes, langlebiges Material dar, das rauen Umgebungen standhält.

 

Zusammenfassung

 

Da die Industrie weiterhin Innovationen vorantreibt und der Nachhaltigkeit Priorität einräumt, wird verzinkter Stahl weiterhin ein Schlüsselmaterial bleiben und zur Entwicklung langlebiger, qualitativ hochwertiger Produkte beitragen, die sowohl Leistungs- als auch Umweltziele erfüllen. 

Sein breites Anwendungsspektrum, von der Automobilindustrie über das Baugewerbe bis hin zu Haushaltsgeräten, unterstreicht seine Bedeutung für die moderne Fertigung und Infrastrukturentwicklung.

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