Оцинкованная сталь и черная сталь
Обновлено: 07.05.2024
В данной статье рассмотрены главные отличия, особенности, область применения, стоимость черной стали, оцинкованной и нержавеющей.
Черная сталь
Черная сталь (чермет) – сплав железа с углеродом при содержании углерода до 2%. В зависимости от процента углерода черную сталь классифицируют на:
- Малоуглеродистую (процент углерода менее 0,25 %)
- Углеродистую (процент углерода от 0,25 до 0,6 %)
- Высокоуглеродистую (процент углерода выше 0,6 %)
По методу получения металлопроката черная сталь бывает горячекатаной и холоднокатаной. Их основное отличие в температуре процесса обработки.
При производстве стали горячекатаной применяется более низкосортная сталь, поэтому ее цена меньше, чем у холоднокатаного аналога. Но толщина горячекатаной стали может достигать более 160 мм.
Холоднокатаная сталь обычно применяется для тонколистовых металлоконструкций, от 0,4 мм до 6 мм. Сталь холодного проката более качественная в сравнении с горячекатаной, поэтому и ее цена выше.
Область применения черной стали машиностроение, автомобильная промышленность, судостроение, строительство и другие производства
Оцинкованная сталь (оцинковка)
Оцинкованная сталь (оцинковка) – это чермет с высокой коррозионной стойкостью, благодаря наличию цинкового покрытия.
Для создания цинкового покрытия применяется несколько способов, наиболее эффективным из них является способ горячего цинкования. При горячем методе лист стали протягивается через ванну с расплавом цинкосодержащего состава. Состав с помощью диффузии проникает в наружные слои черного металла, становясь с ней одним целым.
Оцинковку применяют для производства большого спектра изделий: профнастил, профили, кронштейны, корпуса, вентканалы, доборы для кровли, водостоки и многие другие.
Нержавеющая сталь (нержавейка)
Нержавеющая сталь (нержавейка) – легированная сталь, состоящая из железа и углерода с добавлением хрома не менее 10,5%. Нержавейка максимально устойчива к процессам коррозии в атмосфере и применяется для работы в агрессивных средах. Она хорошо обрабатывается, имеет высокую прочность и привлекательный внешний вид.
Позитивным моментом нержавейки является также то, что при температурном воздействии или при контакте с химией и пищевыми продуктами она не образует вредных соединений, что отличает ее от оцинковки.
Сегодня существует более 250 марок нержавейки с разными характеристиками, с добавками хрома, никеля, титана и другими. Самыми известными марками нержавейки являются марки 300-й (содержат хрома 15 – 20 %) и 400-й (содержат хрома 11 – 17 %) серий.
300-я серия имеет самую высокую коррозионную стойкость. Она не магнитится, хорошо сваривается, легко деформируется холодным и горячим способом. Ее иногда маркируют «пищевой».
400-я серия дешевле, имеет меньшую стойкость к коррозии по сравнению с 300-й серией, но она отлично гнется и сваривается. Ее применяют, когда требуется высокая жаропрочность, например, для изготовления банных печей. Широко используется для декора интерьера, а также в химической и нефтехимической промышленности.
Стойкость к коррозии, стоимость, срок службы черной стали, оцинковки, нержавейки
Восприимчивость металлов к коррозионному воздействию определяется их химическим составом. Чем разнообразнее химический состав и выше качество сырья, тем дороже будет стоить стальной прокат.
Стойкость к коррозии
Самой чувствительной к коррозии является обычная черная сталь. Если ее не не закрыть защитным слоем, например, краской, она быстро покроется ржавчиной, вплоть до сплошной коррозии. Скорость коррозии обратно пропорциональна качеству защитного покрытия.
Оцинковка подвержена коррозии гораздо меньше. Чем толще и качественнее покрытие, тем дольше служит оцинковка. Часто ее дополнительно покрывают порошковой краской, чтобы значительно увеличить срок службы.
Нержавейка разных марок имеет разную стойкость к коррозии. Из самых популярных марок 300-х и 400-х серий лучшей коррозионной устойчивостью обладает нержавеющая сталь AISI 304 12Х18Н10Т, ГОСТ 5632. Если надо применять сталь в агрессивной среде, то нужно знать химический состав нержавейки и понимать его особенности.
Стоимость
По цене самым бюджетным вариантом будет обычная черная сталь. Затем оцинковка и самой дорогой будет нержавеющая сталь.
Цена металла за кг зависит от его химических свойств и характеристик. Для правильного выбора нужной марки стали производитель должен понимать, в какой среде и при каких условиях будет работать конструкция из выбранного материала. Чтобы минимизировать риски преждевременного разрушения создаваемой стальной конструкции.
Срок эксплуатации разных видов стали
По сроку службы распределение сталей будет аналогичным их ценовому диапазону. Минимальный срок службы будет у черной стали без покрытий. Обычная необработанная черная сталь прослужит около 10 лет, оцинковка с покрытием 60 мкм может прослужить до 25 лет. Нержавейка даже при работе в кислой среде может прослужить до 50 и более лет.
Оцинковка против черного металла
Любое производство, связанное с металлами, неизбежностью настраивается на максимум доходности. Оцинковка против черного металла, рассматриваемые нами в этой статье, позволят продемонстрировать отличия работы ЛМК и ЛСТК и проанализировать эффективность их использования при строительстве быстровозводимых зданий (сооружений). Также часто клиенты путают ЛСТК (оцинковку) и ЛМК (черный металлопрокат), так это близкие по смыслу технологии, но разные в плане толщины профиля и способы получения исходных профилей для производства металлоконструкций.
Немного уточним. Когда мы говорим «эффективность» имеем пространственные представления о коммерческой пользе объекта строительства. Когда мы с оглядкой на конкретные проекты, анализируем так ли уж хороша оцинковка против черного металла, наши представления об эффективности проекта не меняют направление. И мы, действительно, хотим, чтобы при оценочном определении ЛМК и ЛСТК фигурировал показатель надежности, а не в рекомендациях, которые часто носят субъективный характер.
Вопросы организации производственного процесса включают противопоставление оцинковки против черного металла, и тем не менее один производитель может изготавливать ЛСТК и ЛМК, что не возбраняется системой управления производственных процессов. Наша задача определить и понять почему оцинковка против черного металла проигрывает по своим полезным качествам.
- Давайте определим, что такое оцинковка (ЛСТК). Прежде всего — это покрытие, метод защиты металлоконструкций от коррозии и очень тонкие сечения элементов конструкций из металлопроката, полученного методом холодного проката из рулонов оцинкованной металлической полосы.
Вот как описывается процесс цинкования в справочниках. Покрытие железных или стальных изделий слоем цинка путем непосредственного погружения в ванну с расплавленным цинком, гальванической обработки холодным раствором сульфата цинка или путем напыления и обжига. Сначала металл очищают от ржавчины, но даже если после оцинковки в слое цинка остаются неплотности, металл все равно будет защищен, так как цинк меньше подвержен коррозии.
Большинство металлов на воздухе окисляется, оцинковка же позволяет избежать этого процесса. Пленка из цинка настолько хорошо защищает металлоконструкции, что кислород никоим образом не может проникнуть под нее, тем самым создавая препятствие естественному окислению металлов.
Основываясь на вышесказанном, казалось бы, какие могут быть сомнения в том, что оцинковка против черного металла оказалась лучшим способом защиты от коррозии. Причем покрывали железо не только цинком, но и оловом. Позднее олово и цинк стали гальванической парой, используемой в одноименном способе цинкования.
Гальваника, как и другие горячие способы цинкования — не совсем простые и уж точно не дешевые производственные процессы. После внедрения в производство холодных методов цинкования, оцинковка против черного металла сдала свои позиции. Так специальными составами стало возможно покрывать металлоконструкции из черного металлопроката ЛМК.
- Снова обратимся к словарю и определим по существу термин «холодное цинкование». Холодное цинкование — это нанесение на подготовленную поверхность способами, применяемыми для обычных полимерных красок, специального состава с содержанием цинкового порошка, в результате чего образуется покрытие, обладающее свойствами, присущими горячеоцинкованному и полимерному покрытиям.
Наносится холодное цинковое покрытие на ЛМК, которые производятся из черного металла, полученного в процессе выплавки стали и прохождению заготовок через прокатный стан.
Сами понимаете, ЛМК благодаря своей толщине гораздо долговечнее и устойчивее, а вот по весу быстровозводимые здания из этих конструкций абсолютно одинаковые, при условии, что производитель ЛСТК не сэкономил на металлоемкости и не написал маленькими буквами в паспорте на здание выпал снег – чисти крышу.
В основе ЛСТК конструкций находится оцинкованная сталь, по определению, металл активный, но имеющий определенный размер толщины. Именно по этому показателю сравниваются оцинковка против черного металла.
Используя ЛСТК-конструкции в коммерческом строительстве у потребителя появляется хороший шанс оценить их качество на «собственной шкуре», чтобы потом утверждать о незаменимости технологий ЛСТК, без которых, якобы, теперь не обойтись. Особенно в пожар, в период землетрясений, ураганов и прочих стихийных бедствий.
Понятно, что во время пожара или разбушевавшейся погоды наступит что-то страшное. Например, нарушится плоскостность поперечного сечения, из-за чего возникнут дополнительные напряжения и начнется деформации ЛСТК конструкций. Все это непременно должно произойти, согласно проведенных многочисленных теоретических и практических исследований, в результате которых было выявлено, что более всего депланация отражается на нормальных напряжениях с появлением новых силовых факторов. Соответственно, тогда кое-кому точно придется расстаться с гипотезой о конкурентоспособности холодных профилей и выгодном использовании ЛСТК-конструкции в коммерческом строительстве.
Но это еще не все. Картина природных стихий, конечно, не плохая, тем более, что в ней всегда найдется место недоработкам. А как быть, если вокруг стоит тишина — самая настоящая тишина: светит солнце и не колышется ни одна ветка на деревце? Вот здесь и начинается самое интересное. ЛСТК-конструкции в коммерческом строительстве используются часто, при этом многим заказчикам лень проводить проверку каркаса на прочность и долговечность, и они думают, что показатели устойчивости, самые значимые в технических характеристиках.
Можно, конечно, пренебречь технико-экономическим обоснованием и «поверить на слово» исполнителю проекта, поскольку вокруг, действительно, много зданий из ЛСТК. Но если «копнуть глубже» станет понятно, что долговоечность и прочность отличаются, как в теории, так и в практике. Долговечность рассчитывается под действием нагрузок во времени, а устойчивость — это гарант равновесия всей конструкции, независимо от стихий, осадков и землетрясений.
Объединением все целей проекта является экономия. Очень часто несведущему потребителю навязывается мнение, что оцинковка против черного металла дешевле и выгодней. Теперь вы понимаете, что это не так? Там, где существует дешевое ЛСТК, существует особая экономия — неправильная. Из-за такой «экономии» рушатся здания и сооружения, не выдерживая нагрузок и ограничиваются варианты рассмотрения оцинковки против черного металла.
Более подробно узнать о всех качествах ЛСТК и ЛМК можно на этом сайте или у наших консультантов по телефону 391 251-82-82. Звоните!
Совместимость металлов или как избежать гальванической коррозии?
Контактная коррозия происходит при непосредственном контакте двух разнородных металлов. Нельзя, к примеру, соединять алюминиевые листы медной заклепкой, так как при определенных условиях они образуют сильную гальваническую пару.
Разные металлы имеют разные электродные потенциалы. В присутствии электролита один из них играет роль катода, а другой анода. В результате химической реакции, протекающей между ними, начнется коррозионный процесс, в котором медь (катод) будет беспощадно разрушать алюминий (анод).
Почти все пары разнородных металлов, находящиеся в контакте между собой, подвержены коррозии, так как даже влага из воздуха может выступить в роли электролита и активировать их электродный потенциал. Но одни пары уязвимы в большей степени, а другие – в меньшей.
Например, алюминий отлично контактирует с оцинкованной сталью, хромом и цинком, а латунь совершенно не «дружит» со сталью, алюминием и цинком. Чтобы узнать, какие металлы совместимы, а какие нет, обратимся к основам химии.
В ряду электрохимической активности металлы стоят в следующей последовательности:
Электрохимический ряд напряжения металлов
Для примера рассмотрим пару алюминий – медь. Алюминий стоит в ряду слева от водорода и имеет электроотрицательный потенциал равный -1.7В, а медь находится справа и имеет положительный потенциал +0.4В. Большая разница потенциалов приводит к разрушению более активного алюминия. Медь сильнее всех, впереди стоящих элементов, поэтому в паре с любым из них она выйдет победителем. Чем дальше друг от друга в ряду стоят элементы, тем выше их несовместимость и вероятность протекания гальванической коррозии.
Данные о совместимости некоторых металлов представлены в таблице:
| Алюминий | Латунь | Бронза | Медь | Оцинкованная сталь | Железо | Свинец | Нержавеющая сталь | Цинк | |
| Алюминий | Д | Н | Н | Н | Д | О | О | Д | Д |
| Медь | Н | О | О | Д | О | Н | О | Н | Н |
| Оцинкованная сталь | Д | О | О | О | Д | О | Д | О | Д |
| Свинец | О | О | О | О | Д | Д | Д | О | Д |
| Нержавеющая сталь | Д | Н | Н | Н | О | О | О | Д | Н |
| Цинк | Д | Н | Н | Н | Д | Н | Д | Н | Д |
Д – абсолютно допустимые контакты (низкий риск ГК);
О – ограничено допустимые контакты (средний риск ГК);
Н – недопустимые контакты (высокий риск ГК).
Приведенная таблица может служить кратким справочником для определения совместимости некоторых конструкционных металлов. Допустимость и недопустимость контактов разнородных в электрохимическом отношении металлов устанавливает ГОСТ 9.005-72.
Пример недопустимых гальванических пар:
Гальваническое действие может возникнуть, если строительную конструкцию из нержавеющей стали скреплять оцинкованными болтами. В этой нежелательной паре пострадает высоко анодный крепеж, поскольку его электроны будут перемещаться в направлении катодной нержавеющей стали. Поэтому, крепежные детали должны быть изготовлены из менее гальванически активного металла, чем материал металлоконструкции.
На скорость течения гальванокоррозии оказывает влияние площадь поверхности анода и катода. Если большой по размеру анод соединить с маленьким катодом, то анод будет ржаветь медленно, а если сделать наоборот, то быстро. Например, используйте болты из нержавеющей стали для крепления алюминия, но не наоборот.
Степень интенсивности протекания контактной коррозии зависит и от условий эксплуатации соединения. В обычных атмосферных условиях процесс будет протекать менее быстро и возрастает в агрессивной электропроводной среде, например, растворах кислот и щелочей. Присутствие в воде других веществ увеличивает проводимость электролита и скорость коррозии. Поэтому при проектировании конструкций важна оценка окружающей среды.
Как защитить конструкцию или узел от контактной коррозии?
Если по конструктивным соображениям невозможно избежать нежелательного контакта разнородных металлов, то можно попытаться уменьшить гальваническую коррозию с помощью следующих методов:
- окраска поверхностей в районе их стыка;
- нанесение совместимых металлических покрытий;
- изоляция соединения от внешней среды;
- электрическая изоляция;
- установка неметаллических прокладок, вставок, шайб в болтовых соединениях.
Практика показывает, что в тех случаях, когда пренебрегают требованиями к допустимости контактов разных металлов, приходится дорого за это расплачиваться. Неправильная компоновка контактных пар выводит из строя узлы крепления, металлоконструкции и может стоять человеческой жизни.
Чем отличается нержавейка от оцинковки
И нержавеющий и оцинкованный металл обладают повышенными антикоррозийными свойствами. Основное их различие — в химическом составе и способе производства.
Как производятся оцинкованный и нержавеющий металл
Оцинкованный металл — это продукция черной металлургии, на которую нанесен тонкий слой цинка.
Один из самых распространенных способов цинкования — погружение металла в ванну с расплавленным цинком. На открытом воздухе расплавленный цинк вступает в реакцию с кислородом, из-за чего на поверхности появляется тонкая пленка оксида цинка. Она и защищает металл от коррозии.
Нержавейку изготавливают с помощью кислородного конвектора. Для этого используют расплавленный чугун и легирующие добавки — в первую очередь хром, но также могут применять никель, титан, кобальт и другие. Все это заливается в конвектор, а затем в систему подают кислород. Кислород запускает химическую реакцию, в результате которой углерод окисляется и сгорает. По окончании операции получается сталь с легирующими добавками, которые и обеспечивают высокие антикоррозийные свойства.
Защитный слой оцинковки можно повредить, и тогда металл потеряет антикоррозийную защиту. У нержавейки повреждать нечего, так как антикоррозийные свойства пронизывают всю структура металла насквозь.
Различаются металлы по прочности и сроку службы.
Срок службы оцинкованного металла — 25 лет, нержавеющего — 50 лет.
Параметры прочности представлены на таблице ниже.
| Параметр | Нержавеющая сталь | Оцинкованная сталь |
| Предел прочности на разрыв, МПа | ≥350 | 300-350 |
| Трещиноустойчивость, МПа | 350-400 | 170-230 |
| Твердость, НВ | 230-300 | 200-250 |
Предел прочности на разрыв — показатель максимальной нагрузки на разрыв, которую может выдержать металл без разрушения.
Трещиноустойчивость — показатель максимальной нагрузки, которую выдерживает поверхностный слой металла.
Твердость — показатель сопротивляемости поверхности металла пластической деформации. Отвечает за износостойкость металла и устойчивость к механическим повреждениям.
Как отличить оцинковку от нержавейки
Главное отличие между нержавеющим и оцинкованным металлом скрыто в качестве поверхности. Необработанный или слабо обработанный оцинкованный металл часто имеет пятна на своей поверхности, которые называются узором кристаллизации. Чем-то они напоминают засохшие капли на лобовом стекле автомобиля. Если же в результате обработки оцинкованный металл лишен узоров кристаллизации, он почти всегда получает зеркальную поверхность с легким синеватым отливом.
В то же время необработанная нержавеющая сталь имеет более матовую поверхность.
Хорошо обработанные листы внешне практически неотличимы друг от друга. В этом случае следует внимательно изучить место среза на предмет однородности металла. Также для определения металла можно использовать:
магнит — позволяет определить аустенитно-железные марки нержавеющей стали, так как они не допускают намагничивания. Однако магнит не поможет с железными и мартенситными сплавами, потому что они имеют магнитные свойства;
солевой раствор — оцинкованный металл при взаимодействии с солевым раствором изменит цвет поверхности, а нержавеющий металл останется целым и невредимым;
соляную кислоту — небольшой капли соляной кислоты достаточно, чтобы цинковый слой начал пузыриться и облезать.
Читайте также: