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。
與此相反，一般(ban)認為在海水中鋼生成(cheng)的(de)銹層不太(tai)有保護性。其最大理由是腐蝕量-暴曬(shai)時間的(de)關(guan)系幾乎是直線關(guan)系。
1920年(nian)，英(ying)國的土木學會（Institute of Civil Engineering)在Auckland(New Zealand)、Colombo(當時(shi)的 Ceylon)、Halifax(Cana-da)以及Plymouth(England)進行了為期5年(nian)、10年(nian)、15年(nian)的碳素(su)鋼海(hai)水浸(jin)泡(pao)試(shi)驗，腐蝕程度大致與試(shi)驗時(shi)間成正比。
Larrabee針對結(jie)構(gou)鋼在(zai)(zai)Kure Beach 所(suo)(suo)進(jin)(jin)行的(de)(de)(de)為(wei)期4.5年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)試驗表(biao)明，腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)幾乎(hu)是(shi)一定的(de)(de)(de)，為(wei)0.08~0.13mm/年(nian)(nian)(nian)（3~5mpy).并且(qie)，對鋼樁為(wei)期23.6年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)調查［28]表(biao)明，海(hai)水中(zhong)鋼的(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)在(zai)(zai)最初(chu)的(de)(de)(de)20年(nian)(nian)(nian)間(jian)(jian)約0.05mm/年(nian)(nian)(nian)（2mpy),更好的(de)(de)(de)是(shi)0.03mm/年(nian)(nian)(nian)（1mpy),隨著時(shi)間(jian)(jian)延(yan)長腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)雖有下降，但變(bian)化不大。前面所(suo)(suo)敘述的(de)(de)(de)在(zai)(zai)著名的(de)(de)(de)巴拿馬(ma)運河進(jin)(jin)行的(de)(de)(de)為(wei)期16年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)試驗結(jie)果是(shi)，碳(tan)素鋼腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)在(zai)(zai)最初(chu)的(de)(de)(de)1年(nian)(nian)(nian)是(shi)0.15mm/年(nian)(nian)(nian)（5.8mpy),在(zai)(zai)第16年(nian)(nian)(nian)變(bian)成0.07mm/年(nian)(nian)(nian)（2.7mpy)的(de)(de)(de)穩(wen)定值，然而這期間(jian)(jian)的(de)(de)(de)平(ping)均(jun)腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)是(shi)0.07mm/年(nian)(nian)(nian)（2.8mpy),腐蝕(shi)(shi)量(liang)一暴露時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)坐標圖在(zai)(zai)外觀上看完全是(shi)一條直線。
含有(you)2%~3%的(de)(de)(de)鉻(ge)或者Cr+Al的(de)(de)(de)鋼(gang)在(zai)海(hai)水中降(jiang)低腐蝕(shi)的(de)(de)(de)數(shu)(shu)據，在(zai)很(hen)早以前先后被(bei)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)）等發表了。其中作為長期(qi)求(qiu)(qiu)出的(de)(de)(de)數(shu)(shu)據，若根據Larrabee用1.5年(nian)(nian)、2.5年(nian)(nian)以及4.5年(nian)(nian)的(de)(de)(de)試驗求(qiu)(qiu)出的(de)(de)(de)2.6%Cr-0.5%Mo、0.8%Cu-1.8%Ni-0.2%Cr、COR-TEN 和碳素(su)鋼(gang)的(de)(de)(de)結果，只有(you)2.6%Cr-0.5%Mo鋼(gang)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)率(lv)(lv)低，而(er)且腐蝕(shi)的(de)(de)(de)增加與(yu)時間呈(cheng)直線關系。雖(sui)然腐蝕(shi)率(lv)(lv)小(xiao)但腐蝕(shi)速度(du)大致一定，而(er)且比碳素(su)鋼(gang)的(de)(de)(de)斜率(lv)(lv)小(xiao)，這一點是不(bu)可想像的(de)(de)(de)。
著名的 Uhlig的教科書(shu)《Corrosion and Corrosion Control》于1963年出版，雖然于1971年及1985年進行了修訂［33],可(ke)是書(shu)中沒(mei)有有關對海水(shui)等(deng)天然水(shui)對添加少量合金(jin)元素鋼進行試驗并有效果的記錄。
書中(zhong)說：“·····pH值在(zai)4~10之間，只要通(tong)過(guo)控制表面氧(yang)化物層（銹）的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散，即使改變鋼的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)成或(huo)熱處理，或(huo)者進(jin)行冷加工(gong)、退火(huo)，如果作為銹的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散障壁(bi)的(de)(de)(de)(de)(de)性質(zhi)不(bu)發(fa)生變化的(de)(de)(de)(de)(de)話，則與腐蝕(shi)(shi)特性沒有關系。”“．．．．．鐵或(huo)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)成在(zai)通(tong)常市(shi)售的(de)(de)(de)(de)(de)碳素鋼或(huo)低合金(jin)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)成范(fan)圍內，對(dui)天然水(shui)或(huo)土壤所引起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)率沒有實(shi)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。”［根據日(ri)文版(ban)“腐蝕(shi)(shi)反應及其(qi)控制”（第3版(ban)）］
Uhlig在該(gai)教科書中就鐵(tie)和(he)(he)(he)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)做了如下的(de)(de)(de)(de)(de)敘述(shu)：“在水中空氣飽和(he)(he)(he)時，初期的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)度約(yue)達到0.46mm/年（10gmd).數(shu)日后生(sheng)成的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化鐵(tie)（銹(xiu)）形成氧(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)擴散障壁，隨著(zhu)擴散障壁的(de)(de)(de)(de)(de)形成，腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)度減慢。穩定(ding)狀(zhuang)態下的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)度是0.05~0.12mm/年（1.0~2.5 gmd),··.....”因此認為銹(xiu)的(de)(de)(de)(de)(de)擴散障壁作用在數(shu)日間達到飽和(he)(he)(he)。根據(ju)每天一次擦掉(diao)位于水中鋼(gang)表面一部分銹(xiu)時，該(gai)部分腐(fu)(fu)蝕(shi)就會加深的(de)(de)(de)(de)(de)事實也可以(yi)知道，連碳素鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)銹(xiu)層也有(you)保(bao)護作用。
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。
松島等用(yong)碳(tan)素鋼(gang)及含(han)有1%、2%、3%Cr鋼(gang)的(de)試驗材制成50mmx50mmx4mm的(de)試片(pian)，在15天的(de)人工(gong)海水浸泡中(zhong)腐(fu)(fu)蝕(shi)量(liang)隨著鉻(ge)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia)大(da)幅(fu)度(du)(du)降(jiang)低（3%Cr鋼(gang)只(zhi)有碳(tan)素鋼(gang)的(de)75%);然而把(ba)表面的(de)3/4鍍銅后(hou)進行(xing)同(tong)樣(yang)的(de)試驗時，由(you)于(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)量(liang)全都大(da)致相同(tong),因(yin)此證(zheng)明含(han)鉻(ge)鋼(gang)腐(fu)(fu)蝕(shi)速度(du)(du)小的(de)原因(yin)是由(you)于(yu)銹層的(de)存在降(jiang)低了陰極反應速度(du)(du)。
但是(shi)(shi)(shi)，還(huan)不能區別其原因(yin)的(de)是(shi)(shi)(shi)，通過(guo)(guo)銹(xiu)層氧的(de)擴散(san)是(shi)(shi)(shi)受到(dao)抑制(zhi)，還(huan)是(shi)(shi)(shi)由于銹(xiu)層表面引(yin)起氧的(de)還(huan)原而降低了(le)它(ta)的(de)擴散(san)速(su)度。因(yin)此，在(zai)經過(guo)(guo)15天腐蝕的(de)各試片上加(jia)入(ru)流動的(de)溶液，以研究電(dian)位的(de)上升(sheng)。根(gen)據碳素(su)鋼的(de)電(dian)位上升(sheng)到(dao)35mV,而3%Cr鋼只有9mV的(de)事(shi)實，認為在(zai)含(han)鉻(ge)鋼上通過(guo)(guo)銹(xiu)層的(de)氧的(de)擴散(san)速(su)度不同。
他(ta)們(men)在水溶液中把生銹(xiu)(xiu)的(de)鋼進行腐蝕時，設(she)銹(xiu)(xiu)層(ceng)的(de)厚度為(wei)(wei)δ1,溶液中氧的(de)擴散層(ceng)厚度為(wei)(wei)δ2,氧的(de)體(ti)積濃(nong)度為(wei)(wei)Co、銹(xiu)(xiu)層(ceng)表面濃(nong)度為(wei)(wei)C、鋼表面上為(wei)(wei)0時，則氧的(de)還原(yuan)電流i可用下(xia)式表示：
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。
通過這些研(yan)究，搞清楚了添加鉻可提高鋼在(zai)海水(shui)(shui)中耐蝕(shi)性的(de)(de)機(ji)理是(shi)其(qi)增強了在(zai)銹層(ceng)中作(zuo)為(wei)氧的(de)(de)擴散障壁的(de)(de)性質，并(bing)且，其(qi)效果在(zai)腐蝕(shi)－時間曲(qu)線沒有(you)出現彎曲(qu)，而且對(dui)幾乎從開始按直線增加的(de)(de)腐蝕(shi)量的(de)(de)斜(xie)率變(bian)小這一現象(xiang)已(yi)經(jing)大(da)體解釋清楚。但是(shi)遺憾的(de)(de)是(shi)相(xiang)關的(de)(de)研(yan)究少，并(bing)且討論(lun)的(de)(de)機(ji)會也少，缺(que)少多人充分的(de)(de)研(yan)究結(jie)果。關于對(dui)海水(shui)(shui)環(huan)境(jing)生成銹層(ceng)的(de)(de)結(jie)構的(de)(de)研(yan)究或者在(zai)該(gai)環(huan)境(jing)下的(de)(de)合金元素影響的(de)(de)研(yan)究，如以下所(suo)敘(xu)述的(de)(de)那樣(yang)也非常(chang)少。
