海水中鋼的腐蝕速度受向鋼表面供給的溶解氧控制，如果假定合金元素的加入對低合金鋼在海水中的耐蝕性有影響，那么僅限于使鋼表面上生成的銹層中在溶解氧擴散障壁的性質發生變化。像大氣中那樣，在干濕交替的環境條件下所生成的鋼的銹層，就連不加入合金元素的碳素鋼也具有相當的防蝕能力。隨著銹層的形成腐蝕速度下降，所以表示腐蝕量-暴曬時間的曲線呈拋物線狀，而且像在耐候鋼上所看到的那樣，通過添加合金元素能顯著地提高銹層的保護性。
與(yu)此相(xiang)反，一般認為在(zai)海水中鋼生(sheng)成的銹層不太(tai)有保護性(xing)。其最大(da)理由是(shi)腐蝕量-暴曬(shai)時間(jian)的關(guan)系(xi)幾乎是(shi)直線關(guan)系(xi)。
1920年(nian)，英國的(de)土木(mu)學會（Institute of Civil Engineering)在Auckland(New Zealand)、Colombo(當時的(de) Ceylon)、Halifax(Cana-da)以及(ji)Plymouth(England)進行了為期5年(nian)、10年(nian)、15年(nian)的(de)碳(tan)素(su)鋼海水(shui)浸泡試驗，腐蝕程(cheng)度大致與試驗時間成正比。
Larrabee針對(dui)結構鋼(gang)在(zai)Kure Beach 所(suo)進行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)為(wei)期(qi)(qi)4.5年(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)試驗表(biao)明，腐蝕速(su)(su)度(du)幾(ji)乎是(shi)(shi)一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，為(wei)0.08~0.13mm/年(nian)（3~5mpy).并且，對(dui)鋼(gang)樁為(wei)期(qi)(qi)23.6年(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)查［28]表(biao)明，海水中鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕速(su)(su)度(du)在(zai)最初(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)20年(nian)間約0.05mm/年(nian)（2mpy),更(geng)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)0.03mm/年(nian)（1mpy),隨(sui)著時(shi)間延長腐蝕速(su)(su)度(du)雖(sui)有下(xia)降，但變(bian)化不大。前(qian)面(mian)所(suo)敘(xu)述的(de)(de)(de)(de)(de)(de)在(zai)著名(ming)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巴拿馬運河(he)進行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)為(wei)期(qi)(qi)16年(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)試驗結果(guo)是(shi)(shi)，碳(tan)素鋼(gang)腐蝕速(su)(su)度(du)在(zai)最初(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1年(nian)是(shi)(shi)0.15mm/年(nian)（5.8mpy),在(zai)第16年(nian)變(bian)成0.07mm/年(nian)（2.7mpy)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定值，然而這期(qi)(qi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平均腐蝕速(su)(su)度(du)是(shi)(shi)0.07mm/年(nian)（2.8mpy),腐蝕量一暴露(lu)時(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)坐標圖在(zai)外觀上看(kan)完(wan)全是(shi)(shi)一條直線。
含有2%~3%的(de)(de)鉻或(huo)者Cr+Al的(de)(de)鋼在海水中降低腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)數(shu)(shu)據，在很早以前先后被Herzog(1936年(nian)(nian)）、La Que (1942年(nian)(nian)）、Hudson (1950年(nian)(nian)）、Gillet[31](1936年(nian)(nian)）、Larrabee(1953年(nian)(nian)）等發表(biao)了。其中作為長(chang)期求出(chu)的(de)(de)數(shu)(shu)據，若根據Larrabee用1.5年(nian)(nian)、2.5年(nian)(nian)以及(ji)4.5年(nian)(nian)的(de)(de)試驗求出(chu)的(de)(de)2.6%Cr-0.5%Mo、0.8%Cu-1.8%Ni-0.2%Cr、COR-TEN 和(he)碳(tan)素鋼的(de)(de)結(jie)果，只有2.6%Cr-0.5%Mo鋼的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕率(lv)(lv)低，而(er)且腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)增(zeng)加與時間呈(cheng)直線關(guan)系(xi)。雖然腐(fu)(fu)蝕率(lv)(lv)小但腐(fu)(fu)蝕速度大致一(yi)定，而(er)且比(bi)碳(tan)素鋼的(de)(de)斜(xie)率(lv)(lv)小，這一(yi)點是(shi)不可想像的(de)(de)。
著名的 Uhlig的教科書《Corrosion and Corrosion Control》于1963年(nian)出版，雖然于1971年(nian)及1985年(nian)進行了修訂(ding)［33],可是書中沒有(you)有(you)關對海水等天然水對添加少量合(he)金元素鋼(gang)進行試驗并有(you)效果的記錄。
書(shu)中說：“·····pH值在4~10之間，只要通過控制(zhi)表面氧(yang)化物層(ceng)（銹）的氧(yang)的擴散，即使改變(bian)鋼(gang)(gang)的組成或熱(re)處理，或者進行冷加工、退火，如果作為銹的擴散障壁(bi)的性質(zhi)不發生變(bian)化的話，則與腐(fu)蝕特性沒(mei)(mei)有關系。”“．．．．．鐵(tie)或鋼(gang)(gang)的組成在通常市售的碳(tan)素鋼(gang)(gang)或低合金(jin)鋼(gang)(gang)的組成范(fan)圍內，對天然水或土(tu)壤所引(yin)起的腐(fu)蝕率(lv)沒(mei)(mei)有實質(zhi)的影響(xiang)。”［根據日文版(ban)“腐(fu)蝕反(fan)應及其控制(zhi)”（第3版(ban)）］
Uhlig在(zai)該(gai)教科(ke)書(shu)中就鐵(tie)和(he)鋼的(de)(de)腐蝕做了(le)如下的(de)(de)敘(xu)述：“在(zai)水(shui)中空氣飽和(he)時，初期(qi)的(de)(de)腐蝕速(su)度約達到0.46mm/年（10gmd).數日后生(sheng)成(cheng)的(de)(de)氧化(hua)鐵(tie)（銹(xiu)）形成(cheng)氧的(de)(de)擴散障(zhang)壁(bi)，隨著擴散障(zhang)壁(bi)的(de)(de)形成(cheng)，腐蝕速(su)度減慢。穩定狀態下的(de)(de)腐蝕速(su)度是0.05~0.12mm/年（1.0~2.5 gmd),··.....”因(yin)此認為銹(xiu)的(de)(de)擴散障(zhang)壁(bi)作(zuo)用在(zai)數日間達到飽和(he)。根據每天一(yi)次擦掉(diao)位于水(shui)中鋼表(biao)面一(yi)部(bu)分(fen)銹(xiu)時，該(gai)部(bu)分(fen)腐蝕就會(hui)加深的(de)(de)事實也可以知(zhi)道，連(lian)碳素鋼的(de)(de)銹(xiu)層也有保護(hu)作(zuo)用。
直接測定透過鋼銹層的溶解氧擴散速度的人是柴田等。他們把碳素鋼放在25℃的空氣飽和人工海水中浸泡5min~5h,隨著時間的延長，用回轉電極法求出了陰極極化曲線。這里求出的陰極電流密度iobs是溶解氧的還原電流密度ia和銹層電流密度ioxide的和。同時把腐蝕后的試片移到脫氮的溶液中，用回轉電極法求出只由銹的還原引起的陰極電流密度，把它設定為ioxideoiob減去 ioxide后的值就是通過銹層的溶解氧的擴散電流密度id0把擴散層的厚度定為與銹層厚度相等，求出的碳素鋼銹層中溶解氧的擴散系數是6.91×10-7c㎡/s(25℃),比水中的值小很多。所以，鋼的腐蝕即使在碳素鋼上也是借助于銹減輕。柴田等同時出示了COR-TEN(0.55%Cr-0.46%Ni-0.38%Cu-0.123%P)、2%Cr鋼、3%Cr鋼等進一步增大溶解氧擴散阻力的數據。
松島等(deng)用碳(tan)素鋼(gang)及含有(you)1%、2%、3%Cr鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)試驗材制成50mmx50mmx4mm的(de)(de)(de)(de)試片，在15天的(de)(de)(de)(de)人工海水浸泡(pao)中(zhong)腐(fu)蝕(shi)(shi)量(liang)隨著鉻量(liang)的(de)(de)(de)(de)增加大幅度(du)降(jiang)(jiang)低（3%Cr鋼(gang)只有(you)碳(tan)素鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)75%);然而把(ba)表面的(de)(de)(de)(de)3/4鍍銅后進(jin)行同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)試驗時，由于(yu)腐(fu)蝕(shi)(shi)量(liang)全都大致相同(tong),因此證明含鉻鋼(gang)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度(du)小的(de)(de)(de)(de)原因是由于(yu)銹層(ceng)的(de)(de)(de)(de)存在降(jiang)(jiang)低了陰極(ji)反應速(su)度(du)。
但是，還不能(neng)區別其(qi)原因(yin)的(de)(de)是，通過(guo)(guo)銹層氧的(de)(de)擴散(san)是受到(dao)抑制，還是由于銹層表面引起氧的(de)(de)還原而降低了它的(de)(de)擴散(san)速度。因(yin)此，在經過(guo)(guo)15天(tian)腐蝕的(de)(de)各(ge)試片上加入(ru)流動(dong)的(de)(de)溶液(ye)，以研究(jiu)電位的(de)(de)上升。根據碳(tan)素(su)鋼(gang)的(de)(de)電位上升到(dao)35mV,而3%Cr鋼(gang)只有9mV的(de)(de)事(shi)實，認為在含鉻(ge)鋼(gang)上通過(guo)(guo)銹層的(de)(de)氧的(de)(de)擴散(san)速度不同。
他們在水溶(rong)液中把生銹(xiu)的鋼進行腐蝕時(shi)，設銹(xiu)層(ceng)的厚度為(wei)(wei)(wei)δ1,溶(rong)液中氧(yang)的擴散層(ceng)厚度為(wei)(wei)(wei)δ2,氧(yang)的體積濃度為(wei)(wei)(wei)Co、銹(xiu)層(ceng)表(biao)面(mian)濃度為(wei)(wei)(wei)C、鋼表(biao)面(mian)上為(wei)(wei)(wei)0時(shi)，則氧(yang)的還原電流i可用下式表(biao)示：
D1即銹層中氧的擴散系數，如果其低到10-6~10-7c㎡/s程度，把腐蝕速度（i)作為銹層厚度（δ1)的函數進行繪圖，可以知道銹層厚度一旦高于0.1~0.3mm以上時，即使銹層厚度再高，腐蝕速度i也不變化。就是說，銹層中氧的擴散系數越小，隨著銹層的厚度增加，氧不容易通過，氧的消耗速度下降，然而銹層表面氧的濃度增大并接近體積濃度，通過銹層氧的通量的降低發生鈍化，鈍化后即使經過更長時間也不再降低，所以腐蝕速度對時間皇直線關系。
由于達到這種狀態的時間比較快，所以腐蝕試驗的結果從最初就成為直線狀。并且，在含有一定程度的鉻鋼上反映出銹層中氧的擴散速度緩慢，大致成為直線的腐蝕量－時間關系的斜率幾乎從最初就不同。松島等通過在擴散下time-lag法的復雜應用測出了銹層中氧的擴散系數：碳素鋼1.1×10-6c㎡/s、3%Cr鋼3.7×10-6c㎡/s.碳素鋼的值和柴田等求出的6.91×10-7c㎡/s比較一致。
通過這些(xie)研究(jiu)(jiu)，搞清楚了添(tian)加(jia)鉻可提高鋼在(zai)海(hai)水(shui)中(zhong)耐蝕性的(de)(de)機理(li)是其(qi)增(zeng)強了在(zai)銹層(ceng)中(zhong)作為氧的(de)(de)擴(kuo)散障壁(bi)的(de)(de)性質(zhi)，并(bing)且，其(qi)效果(guo)在(zai)腐蝕－時間曲(qu)線(xian)沒有出現彎曲(qu)，而且對幾乎(hu)從開(kai)始按(an)直線(xian)增(zeng)加(jia)的(de)(de)腐蝕量(liang)的(de)(de)斜(xie)率變小這一現象(xiang)已(yi)經大體解釋清楚。但是遺憾的(de)(de)是相關的(de)(de)研究(jiu)(jiu)少(shao)，并(bing)且討論的(de)(de)機會也少(shao)，缺少(shao)多人充(chong)分的(de)(de)研究(jiu)(jiu)結果(guo)。關于對海(hai)水(shui)環境(jing)(jing)生成銹層(ceng)的(de)(de)結構的(de)(de)研究(jiu)(jiu)或者在(zai)該環境(jing)(jing)下的(de)(de)合金(jin)元素影響(xiang)的(de)(de)研究(jiu)(jiu)，如以下所敘(xu)述的(de)(de)那(nei)樣也非常少(shao)。
