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Acier galvanisé : composition, propriétés et spécifications

L'acier galvanisé est un type d'acier revêtu qui combine les propriétés des processus de galvanisation et de recuit. 

Il est produit en plongeant à chaud l'acier dans un bain de zinc fondu, puis en le chauffant dans un environnement contrôlé pour induire une réaction entre le revêtement de zinc et le substrat en acier. 

Ce processus aboutit à un revêtement en alliage zinc-fer qui offre une résistance améliorée à la corrosion, une excellente adhérence de la peinture et une soudabilité améliorée par rapport à l'acier galvanisé ordinaire. 

Composition de l'acier galvanisé

 

La composition typique de l’acier galvanisé comprend :

 

  1. Acier de base : Le matériau de base, généralement de l'acier à faible teneur en carbone ou de l'acier doux, assure la résistance structurelle.

 

  1. Zinc Coating: La couche initiale est appliquée lors du processus de galvanisation à chaud. La couche de zinc contient généralement de petites quantités d'autres éléments pour améliorer les propriétés du revêtement :

   – Zinc (Zn) : Le composant principal, généralement autour de 99 % ou plus.

   – Aluminium (Al) : Souvent ajouté en petites quantités (0.1-0.2 %) pour contrôler la microstructure du revêtement et améliorer son adhérence et son aspect.

   – Plomb (Pb) et Antimoine (Sb) : Parfois présents à l'état de traces sous forme d'impuretés ou pour influencer les propriétés du revêtement.

 

  1. Couche d'alliage zinc-fer : Formé lors du processus de recuit, où le zinc et le fer se diffusent l'un dans l'autre. Le revêtement obtenu contient généralement :

   – Fer (Fe) : La teneur en fer du revêtement peut varier de 8 à 12 %, selon le procédé spécifique et les propriétés souhaitées.

 

La composition finale du revêtement galvanisé est généralement d'environ 90 % de zinc et 10 % de fer, bien que cela puisse varier.

Les proportions exactes dépendent de facteurs tels que la température de recuit, la durée et les paramètres de processus spécifiques utilisés par le fabricant.

 

Acier recuit par galvanisation vs acier galvanisé

 

FonctionnalitéAcier GalvannealedAcier galvanisé
Processus de revêtementTrempé à chaud dans du zinc, puis recuitTrempé à chaud dans du zinc
Composition du revêtementAlliage zinc-ferZinc pur
Aspect extérieurGris mat, plus uniformeBrillant, pailleté
PeignabilitéExcellent, en raison d'une surface plus rugueuseBon, mais peut nécessiter un prétraitement
Résistance à la corrosionHaut, mais légèrement moins que galvaniséTrès élevé
SoudabilitéMieux, grâce au fer dans le revêtementBien, mais le zinc peut causer des problèmes
FormabilitéBon, mais moins ductile que le galvaniséExcellent, plus ductile
Applications typiquesPanneaux automobiles, appareils électroménagers, constructionStructures extérieures, toiture, clôtures
PrixGénéralement plus haut que galvaniséGénéralement inférieur à celui galvanisé
DurabilitéHaute, avec une bonne résistance à l'abrasionÉlevé, mais le revêtement peut être plus sujet aux dommages

 

Ce tableau présente les principales différences et les applications typiques des deux types d'acier, vous aidant à choisir le matériau adapté à vos besoins spécifiques.

 

Propriétés 

 

Propriétés physiques

 

 Solidité et durabilité

– Résistance : L’acier galvanisé présente une résistance élevée à la traction grâce à sa combinaison d’acier et de revêtement en alliage zinc-fer. Cela le rend adapté aux applications nécessitant une intégrité structurelle robuste.

– Durabilité : Le revêtement en alliage offre une durabilité accrue, rendant le matériau résistant à l’usure sur des périodes prolongées.

 

Dureté de la surface

– Le processus de galvanisation, qui consiste à chauffer le revêtement de zinc pour former un alliage zinc-fer, donne une surface plus dure que l'acier galvanisé ordinaire. Cette dureté accrue améliore la résistance aux rayures et autres dommages de surface.

 

Propriétés chimiques

 

Résistance à la corrosion

– Résistance à la corrosion : Le revêtement en alliage zinc-fer offre une résistance à la corrosion supérieure à celle de l’acier non revêtu. Le zinc agit comme une couche sacrificielle, se corrodant avant le substrat en acier, le protégeant ainsi de la rouille et d'autres formes de corrosion.

 

Possibilité de peinture et adhérence

– Aptitude à la peinture : l'acier galvanisé possède une excellente surface pour l'adhérence de la peinture. Le revêtement en alliage zinc-fer offre une texture plus rugueuse qui permet à la peinture d'adhérer plus efficacement.

– Adhérence : La surface de l’acier galvanisé est particulièrement réceptive à divers revêtements et adhésifs, garantissant des finitions durables et des propriétés esthétiques et fonctionnelles améliorées.

 

Ces propriétés font de l'acier galvanisé un matériau polyvalent et fiable pour un large éventail d'applications industrielles et commerciales, notamment les pièces automobiles, les matériaux de construction et les appareils électroménagers.

 

Spécification

 

  • Composition

 

– Matériau de base : généralement de l'acier à faible teneur en carbone, souvent spécifié comme acier de qualité commerciale (CQ), de qualité d'étirage (DQ) ou d'acier faiblement allié à haute résistance (HSLA), selon l'application.

– Revêtement : Alliage zinc-fer, dont la teneur en fer varie généralement de 8 % à 12 %.

 

  • Poids et épaisseur du revêtement

 

– Poids du revêtement : 

  – Mesuré en grammes par mètre carré (g/m²) ou en onces par pied carré (oz/ft²).

  – Les poids de revêtement courants comprennent :

    – A25 (0.25 oz/ft² ou environ 76 g/m²)

    – A40 (0.40 oz/ft² ou environ 122 g/m²)

    – A60 (0.60 oz/ft² ou environ 183 g/m²)

– Épaisseur du revêtement :

  – Généralement compris entre 0.0001 et 0.0003 pouces (2.54 à 7.62 microns).

 

  • Finition de surface

 

– Aspect : Finition gris mat grâce à l’alliage zinc-fer.

– Possibilité de peinture : Excellentes propriétés d’adhérence de la peinture, nécessitant souvent une préparation de surface minimale.

 

  • Résistance à la corrosion

 

– Général : Résistance à la corrosion améliorée par rapport à l’acier non traité en raison de la nature sacrificielle du revêtement en alliage zinc-fer.

– Test au brouillard salin : souvent utilisé pour évaluer la résistance à la corrosion ; les performances peuvent varier en fonction du poids du revêtement et des conditions environnementales.

 

  • Formabilité

 

– Général : Bonne formabilité, adaptée à divers processus de fabrication tels que l’emboutissage, le pliage et l’emboutissage. Cependant, le revêtement en alliage zinc-fer est plus fragile que le zinc pur, il faut donc veiller à éviter les fissures lors du formage.

 

  • Soudabilité

 

– Généralités : L’acier recuit galvanisé présente généralement une bonne soudabilité. Cependant, la présence du revêtement zinc-fer peut influencer le processus et les paramètres de soudage.

– Méthodes de soudage :

  – Soudage par résistance : Souvent utilisé pour le soudage par points ; des ajustements peuvent être nécessaires pour tenir compte du revêtement.

  – Soudage à l’arc : le soudage MIG et TIG peut être utilisé, mais le revêtement peut produire des fumées nécessitant une ventilation adéquate.

  – Soudage laser : Fournit précision et contrôle, minimisant l’impact du revêtement.

 

Normes 

 

  – ASTM A653/A653M : Spécification standard pour les tôles d'acier, zinguées (galvanisées) ou revêtues d'un alliage zinc-fer (galvannealed) par le procédé par immersion à chaud.

 

  – ASTM A924/A924M : Spécification standard pour les exigences générales relatives aux tôles d'acier à revêtement métallisé par le processus d'immersion à chaud.

 

  – JIS G 3302 : norme industrielle japonaise pour les tôles d'acier zinguées à chaud.

 

  – EN 10346 : Norme européenne pour les produits plats en acier revêtus à chaud en continu.

 

Applications

 

Industrie automobile

– Panneaux de carrosserie : L’acier galvanisé est couramment utilisé pour les panneaux de carrosserie automobile en raison de son excellente résistance à la corrosion et de ses propriétés d’adhérence à la peinture.

– Composants structurels : Il est également utilisé dans les composants structurels des véhicules, offrant résistance et durabilité tout en résistant à la rouille.

 

Industrie de construction

– Toiture et revêtement : Dans la construction, l’acier galvanisé est utilisé pour les matériaux de toiture et de revêtement, offrant une protection durable contre les éléments.

– Charpente et supports structurels : il est utilisé dans la charpente et les supports structurels, fournissant une infrastructure robuste et fiable dans les bâtiments.

 

Fabrication d'appareils électroménagers

– Appareils électroménagers : L’acier galvanisé est utilisé dans la fabrication d’appareils électroménagers comme les réfrigérateurs, les machines à laver et les fours en raison de sa durabilité et de sa résistance à la corrosion.

– Équipement industriel : Il est également utilisé dans les équipements industriels, fournissant un matériau solide et durable capable de résister aux environnements difficiles.

 

Conclusion

 

Alors que les industries continuent d’innover et de donner la priorité au développement durable, l’acier galvanisé restera un matériau clé, contribuant au développement de produits durables et de haute qualité qui répondent à la fois aux objectifs de performance et environnementaux. 

Sa large gamme d'applications, de l'automobile à la construction en passant par les appareils électroménagers, souligne son importance dans la fabrication moderne et le développement des infrastructures.

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