Оцинковка и нержавейка: сравнение стали, области применения

Все сплавы, которые содержат железо и углерод, называются сталью. У них разный состав, свойства. Из-за содержания железа сталь без защиты ржавеет, поэтому в промышленности используют два подхода: легирование (нержавейка) и нанесение цинка (оцинковка). Ниже разберём, какая сталь лучше, оцинкованная или нержавеющая, в чём их разница.

Посмотреть доступные марки и подобрать подходящий формат можно в каталоге компании МТК МАЗПРОМ. Там же оформляется заявка на поставку с нужной толщиной, размерами.

Химический состав и принцип защиты стали от коррозии

Разница между оцинковкой и нержавейкой состоит в химическом составе и способе защиты от ржавчины. Чтобы уберечь сталь от коррозии, её легируют или цинкуют, тогда она будет хорошо переносить длительный контакт с водой. Разберём подробнее химический состав двух видов стали.

Оцинкованная сталь

Оцинковка — это сталь, прошедшая процесс цинкования. Для этого берут чёрный металлопрокат, наносят на него тонкий слой цинка (99%). Покрытие защитит стальной металл от контакта с влагой, кислородом.

Ещё в состав цинкового слоя может входить алюминий. Он повышает сцепление с металлом, улучшает внешний вид. Также в состав покрытия могут входить свинец и сурьма. Эти элементы улучшают растекаемость расплава, делают слой цинка более ровным. Обычно они добавляются в небольших количествах.

Толщину слоя цинка контролируют ГОСТом 9.307–89. Выбор толщины зависит от сферы применения, вида проката.
Листовой прокат с цинковым слоем регулируют ГОСТом 14918–2020. Он определяет условия цинкования горячим способом. Для холодного способа есть ГОСТ 9.305–84.

Нержавеющая сталь

Это железный сплав, в котором содержатся легированные элементы: хром, никель, молибден, ванадий, титан, кобальт, марганец. Выбор марки зависит от назначения стали и требований к готовым изделиям. Элементы повышают прочность, стойкость к коррозии, износу. Например, хром (более 10,5%) защищает от коррозии, образует оксидную плёнку на поверхности.

Основные стандарты нержавеющих изделий:

1. «Нержавеющие стали с большим содержанием элементов, сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие, жаропрочные. Марки» — ГОСТ 5632–2014 (заменил ГОСТ 5632–72).

2. «Тонкий листовой нержавеющий прокат, стойкий к коррозии, жаропрочный. Технические условия» — ГОСТ 5582–75.

3. «Продукция из нержавеющей стали с железом и никелем, стойкая к коррозии, жаропрочная. Технические условия» — ГОСТ 5949–2018 (заменил ГОСТ 5949–75).

4. «Толстая листовая нержавеющая сталь, стойкая к коррозии, жаропрочная. Технические условия» — ГОСТ 7350–77.
   
5. «Трубы из коррозионно-стойкой стали. Технические условия» — ГОСТ 9941–81. Стандарт устанавливает требования к бесшовным горячедеформированным и холоднодеформированным трубам из нержавеющих сталей.

Отличия в технологии производства

Рассмотрим технологию производства оцинковки и нержавейки, в чём разница. Как проводится процесс, где применяют каждый из этих материалов.

Производство нержавейки

Технология производства нержавеющего материала состоит из выплавки, рафинирования, прокатки, термической обработки. Некоторые операции после разливки могут меняться местами — в зависимости от того, используется горячая или холодная прокатка и какие свойства требуются от конечного изделия.

• Выплавка — получение жидкого сплава в печах.
• Рафинирование — очистка от ненужных примесей (серы, кислорода, фосфора).
• Легирование — добавление элементов.
• Дегазация — удаление растворённых газов, чтобы повысить гибкость, прочность.
• Разлив металла — заливка в изложницы или непрерывная разливка для следующей обработки.

Способы выплавки

Вид выплавки выбирают в зависимости от требуемого качества стали, её химического состава.

Кислородно-конвертерная (BOF) — применяется в основном для производства углеродистых сталей. Для нержавеющей стали используется значительно реже, так как требует более точного контроля состава. В производстве нержавейки BOF может применяться только как первичная стадия перед дальнейшим рафинированием.

Электродуговая печь (EAF) — для получения высокого качества нержавеющей стали. Для этого берут лом, легирующие элементы. EAF обеспечивает хорошую базу по составу, но финальное рафинирование делается позднее.

Индукционная печь — применяют для сплавов с большим количеством элементов. Индукция создаёт равномерный нагрев, отлично очищает.

После выплавки нержавеющую сталь обычно рафинируют в AOD- или VOD-установках. Эти процессы позволяют снизить содержание углерода, серы и точно довести химический состав до требуемых параметров.

Легирующие элементы

Добавление легирующих элементов позволяет получить материал с нужными качествами. Например, для химической отрасли нужен молибден, а для теплообменников — никель.

• Хром — защищает от ржавчины с помощью оксидной плёнки.
• Никель — улучшает гибкость, ударную вязкость, стойкость в агрессивной среде.
• Молибден — повышает стойкость к точечной и щелевой коррозии, особенно в хлоридной, морской среде, усиливает прочность.
• Титан, ниобий — связывают углерод, предотвращая межкристаллитную коррозию, повышают прочность, жаропрочность.

Марганец, кремний — улучшает прочность, защищает от окисления при высокой температуре.

Виды прокатки

Рассмотрим виды прокатки через специальные станки.

Горячую прокатку проводят при температуре от 1000 до 1250°C. Она применяется при создании листовых, сортовых, трубных, крупных заготовок, деталей для машин, судов, в строительстве. Метод повышает пластичность стали, помогает равномерно распределить легирующие элементы.

Недостатки: образование окалин (окисления при нагреве), отклонения от нужных размеров.
Холодную прокатку делают при температуре от +20 до +200°C. Применяют в производстве тонких стальных листов, труб, профиля. А также для создания деталей бытовой техники, элементов декора, в медицине. С её помощью повышают механическую прочность, точность размеров. Поверхность после холодной прокатки становится ровной и чистой.

Недостатки: повышается внутреннее напряжение, необходима термообработка. Термообработка нужна для снятия внутренних напряжений, восстановления пластичности. Она защищает от коррозии, улучшает гибкость, прочность, снижает хрупкость.

После горячей прокатки удаляют окалину, выполняют шлифовку, полировку, наносят защитные покрытия — при необходимости.

Производство оцинковки

Оцинкованная сталь производится проще, чем нержавейка: у неё меньше технологических стадий, ниже требования к точности состава.

Горячее цинкование

Поверхность изделий обезжиривают, удаляют ржавчину, окалину с помощью травления. Затем промывают, чтобы убрать следы кислоты, просушивают. Наносят флюс (специальный раствор), который очищает сталь, защищает от образования оксидов, солей.

Опускают заготовку в ванну с расплавленным цинком до 480°C. Настраивают толщину слоя, просушивают. Метод используют для изделий в строительстве, пищевой отрасли, защиты кабеля. Изделия получаются с высоким сроком службы.

Отдельные сплавы на основе цинка с добавками (например, алюминия) дают более гладкое или пластичное покрытие, но в классическом горячем цинковании используется чистый цинк с минимальными примесями.

Недостатки: ограничение в размерах материала из-за габаритов ванн. Метод не подойдёт для изделий с маленькими отверстиями.

Горячее цинкование рулонного металла

Способ цинкования обычно используют для металла в рулонах. Полотно направляют по роликам в ёмкость с расплавленным цинком. Чтобы слой получился равномерным, его обрабатывают сжатым воздухом под большим давлением. За счёт этого убираются лишние слои цинка, понижается температура. Затем изделие пассивируют — создают невидимую плёнку для повышения устойчивости к ржавчине. Далее оцинкованную заготовку сушат, сматывают.

Преимущества использования автоматизированного расчёта

Материал помещают в гальванический чан, там же подключают электроды к постоянному току. Здесь анодом будет цинк, а катодом — сталь. В результате чего цинк оседает на поверхности.

Такое покрытие имеет хорошие декоративные свойства, множество оттенков. Оцинкованные изделия хорошо обрабатываются, свариваются. С помощью этого метода цинкуют крепёжные изделия, пружины, спирали, детали для машин.

Термодиффузионное цинкование

Для этого метода используют специальное оборудование с камерами. Камеры нагреваются до 500°C, при этом задаются нужные обороты барабанов. При нагреве цинкового порошка атомы цинка начинают диффундировать в поверхность стали. За счёт этого формируется прочный, равномерный диффузионный слой, который не отслаивается, выдерживает механические нагрузки. После обработки заготовки охлаждают, проводят пассивацию, сушку. Метод подходит для цинкования мелких деталей со сложными формами или большим количеством отверстий.

Эксплуатационные свойства двух материалов

При повреждениях нержавейки, защитное покрытие на поверхности быстро восстанавливается, а у оцинкованного металла — нет. Поэтому при царапинах и других дефектах, нержавеющий материал не будет ржаветь из-за присутствия хрома в составе. Это делает его незаменимым в агрессивной химической, влажной среде.

Особенности нержавейки:

• Отличная стойкость к ржавчине.
• Особая прочность, долговечность.
• Хорошая выносливость при высоких температурах.
• Устойчивость к химии.
• Красивая, серебристая, блестящая поверхность.
• Некоторые марки не магнитят (например, универсальная нержавеющая AISI 304).
• При повреждении видно однородную структуру по всей толщине материала.

Оцинкованная сталь имеет защиту от коррозии до тех пор, пока цинковый слой не повредится. Также слой цинка может со временем истончаться, если изделие находится в постоянном трении.

Главные особенности оцинкованной стали:

• Бюджетная цена.
• Хорошая коррозионная стойкость, если нет повреждений цинкового слоя.
• Меньше устойчива к химии, температурам.
• Матовая поверхность с цинковыми разводами.
• Отличные магнитные свойства.

При повреждении слоя видно чёрный металл, который со временем начинает ржаветь.

Стоимость и экономическая эффективность материалов

Цена и срок службы стального материала зависят от химического состава металла, технологии производства.

Разница в применении между нержавеющей и оцинкованной сталью

Применение нержавеющего металла:

• Пищевая отрасль — изготовление посуды, кухонных приборов. Например, марка AISI 304 не вступает в реакцию с продуктами, имеет красивый внешний вид.

• Медицинская — производство инструментов, оборудования.

• Химическая, нефтегазовая — для создания реакторов, различных ёмкостей, трубопровода, инструментов.

• Строительная — производство труб, облицовки фасадов, кровельных и водосточных систем, арматуры, каркасных конструкций.

• Автомобили, авиация — изготовление топливных баков, декоративных элементов, несущих конструкций, двигателей.

Применение оцинкованного металла:

• Строительство — производство профнастила, элементов для кровли, заборов, вентиляции.

• Автомобили — панели кузовов (двери, крыши, крылья), элементы днища, силовые детали кузова, защита арок.

• Промышленность — делают резервуары для жидкостей и сыпучих материалов, изделия для ангаров, складов.

• Электротехника — производят стойки, кабельные лотки, арматуру, корпуса для электрических щитков, ленты для защиты кабеля.

Какая сталь лучше: оцинкованная или нержавеющая

Нельзя определённо сказать, какая сталь лучше, ведь выбор зависит от условий применения, ограничений в бюджете. Оба металла имеют защиту от коррозии, но отличаются в цене, сроке службы. 

Нержавейку выбирают там, где нужна хорошая устойчивость к коррозии, где есть большая вероятность царапин, повреждений. Нержавеющие сплавы хорошо справляются с серьёзными механическими нагрузками, износом. Они выдерживают высокие температуры без потери своих свойств.

Оцинкованный металл подходит для менее требовательных условий, где коррозия не представляет серьёзной угрозы. Бюджетность в производстве позволяет использовать этот способ без особых затрат на материал.

Для возведения ограждений лучше выбрать оцинкованный материал — он дешевле, хорошо выдерживает атмосферные осадки. А для химической, пищевой отрасли лучше взять нержавейку — она выдержит воздействие химии на металл, не испортит продукты питания.
Существуют разные марки, размеры, толщина, что позволяет выбрать стальной прокат под любую задачу. Посмотреть продукцию можно в каталоге на сайте компании МТК МАЗПРОМ. Там же оформляется заказ с доставкой.

Поделиться: