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，一般認為在(zai)海(hai)水中鋼(gang)生成的銹層不太有保護性。其(qi)最大理(li)由是腐蝕(shi)量-暴(bao)曬時間的關系(xi)(xi)幾乎是直(zhi)線(xian)關系(xi)(xi)。
1920年(nian)(nian)，英(ying)國的土(tu)木學會（Institute of Civil Engineering)在Auckland(New Zealand)、Colombo(當時的 Ceylon)、Halifax(Cana-da)以及(ji)Plymouth(England)進行了(le)為期5年(nian)(nian)、10年(nian)(nian)、15年(nian)(nian)的碳素鋼(gang)海水浸泡試(shi)驗，腐蝕程度(du)大致與試(shi)驗時間成正(zheng)比。
Larrabee針對結構鋼(gang)在(zai)Kure Beach 所進(jin)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)為(wei)(wei)期(qi)4.5年(nian)(nian)的(de)(de)(de)試(shi)驗表(biao)明(ming)，腐(fu)蝕(shi)速(su)度(du)(du)幾乎是一(yi)定的(de)(de)(de)，為(wei)(wei)0.08~0.13mm/年(nian)(nian)（3~5mpy).并且，對鋼(gang)樁為(wei)(wei)期(qi)23.6年(nian)(nian)的(de)(de)(de)調查［28]表(biao)明(ming)，海水(shui)中鋼(gang)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)度(du)(du)在(zai)最(zui)(zui)初的(de)(de)(de)20年(nian)(nian)間(jian)約(yue)0.05mm/年(nian)(nian)（2mpy),更好的(de)(de)(de)是0.03mm/年(nian)(nian)（1mpy),隨著時(shi)(shi)間(jian)延長腐(fu)蝕(shi)速(su)度(du)(du)雖有下降(jiang)，但變化不大。前面(mian)所敘述的(de)(de)(de)在(zai)著名的(de)(de)(de)巴拿馬運(yun)河(he)進(jin)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)為(wei)(wei)期(qi)16年(nian)(nian)的(de)(de)(de)試(shi)驗結果是，碳素(su)鋼(gang)腐(fu)蝕(shi)速(su)度(du)(du)在(zai)最(zui)(zui)初的(de)(de)(de)1年(nian)(nian)是0.15mm/年(nian)(nian)（5.8mpy),在(zai)第(di)16年(nian)(nian)變成0.07mm/年(nian)(nian)（2.7mpy)的(de)(de)(de)穩定值，然而這期(qi)間(jian)的(de)(de)(de)平(ping)均腐(fu)蝕(shi)速(su)度(du)(du)是0.07mm/年(nian)(nian)（2.8mpy),腐(fu)蝕(shi)量一(yi)暴露(lu)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)坐(zuo)標圖(tu)在(zai)外觀上看完全是一(yi)條直線。
含有2%~3%的(de)鉻或者Cr+Al的(de)鋼在海水(shui)中降低腐(fu)蝕(shi)的(de)數(shu)據，在很早(zao)以(yi)(yi)前先后被Herzog(1936年）、La Que (1942年）、Hudson (1950年）、Gillet[31](1936年）、Larrabee(1953年）等發表了。其中作為(wei)長(chang)期求出的(de)數(shu)據，若根據Larrabee用1.5年、2.5年以(yi)(yi)及(ji)4.5年的(de)試驗求出的(de)2.6%Cr-0.5%Mo、0.8%Cu-1.8%Ni-0.2%Cr、COR-TEN 和碳(tan)素(su)鋼的(de)結果，只有2.6%Cr-0.5%Mo鋼的(de)腐(fu)蝕(shi)率(lv)低，而且(qie)腐(fu)蝕(shi)的(de)增加與時間呈直線關(guan)系。雖然腐(fu)蝕(shi)率(lv)小但(dan)腐(fu)蝕(shi)速度大致一定，而且(qie)比碳(tan)素(su)鋼的(de)斜(xie)率(lv)小，這(zhe)一點是(shi)不(bu)可想像的(de)。
著名的 Uhlig的教科書(shu)《Corrosion and Corrosion Control》于(yu)(yu)1963年(nian)出版，雖然于(yu)(yu)1971年(nian)及1985年(nian)進行(xing)了(le)修(xiu)訂［33],可(ke)是書(shu)中沒有(you)有(you)關對海水(shui)等天然水(shui)對添加少量合(he)金元(yuan)素鋼進行(xing)試驗并有(you)效果的記錄。
書中說：“·····pH值在(zai)4~10之間，只要通過控制表面氧化物層（銹）的(de)(de)(de)(de)(de)氧的(de)(de)(de)(de)(de)擴散(san)，即使改變鋼的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)或(huo)熱處理，或(huo)者進行冷加工、退火，如果作為銹的(de)(de)(de)(de)(de)擴散(san)障壁的(de)(de)(de)(de)(de)性質不發生變化的(de)(de)(de)(de)(de)話，則與腐(fu)蝕(shi)(shi)特性沒(mei)有(you)關系。”“．．．．．鐵或(huo)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)在(zai)通常市售的(de)(de)(de)(de)(de)碳素鋼或(huo)低合(he)金鋼的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)范圍(wei)內，對(dui)天然水(shui)或(huo)土壤(rang)所引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)率(lv)沒(mei)有(you)實質的(de)(de)(de)(de)(de)影響。”［根據日文版“腐(fu)蝕(shi)(shi)反應及其控制”（第3版）］
Uhlig在該(gai)教科書中就鐵和鋼(gang)的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)做(zuo)了如下(xia)的敘述(shu)：“在水中空(kong)氣(qi)飽(bao)和時，初期的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速度(du)約達(da)到(dao)0.46mm/年（10gmd).數日(ri)后生(sheng)成(cheng)的氧化(hua)鐵（銹(xiu)）形成(cheng)氧的擴散(san)障壁(bi)，隨著擴散(san)障壁(bi)的形成(cheng)，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速度(du)減慢。穩定狀態(tai)下(xia)的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速度(du)是0.05~0.12mm/年（1.0~2.5 gmd),··.....”因此認(ren)為(wei)銹(xiu)的擴散(san)障壁(bi)作用在數日(ri)間達(da)到(dao)飽(bao)和。根據每天一(yi)次擦掉位于水中鋼(gang)表(biao)面(mian)一(yi)部分銹(xiu)時，該(gai)部分腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)就會加(jia)深的事實也(ye)可以知道(dao)，連碳素鋼(gang)的銹(xiu)層也(ye)有保護作用。
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(song)島等用碳素(su)鋼(gang)及含有1%、2%、3%Cr鋼(gang)的(de)試(shi)(shi)驗材制(zhi)成50mmx50mmx4mm的(de)試(shi)(shi)片(pian)，在15天的(de)人工海水(shui)浸泡(pao)中腐蝕量(liang)隨著鉻量(liang)的(de)增加大幅度(du)降低(di)（3%Cr鋼(gang)只有碳素(su)鋼(gang)的(de)75%);然而把表(biao)面的(de)3/4鍍銅后進行同(tong)(tong)樣的(de)試(shi)(shi)驗時，由于腐蝕量(liang)全都大致相同(tong)(tong),因此(ci)證(zheng)明含鉻鋼(gang)腐蝕速度(du)小的(de)原(yuan)因是(shi)由于銹層(ceng)的(de)存在降低(di)了(le)陰極反(fan)應速度(du)。
但是(shi)(shi)，還不(bu)能區別其原因(yin)的(de)(de)是(shi)(shi)，通過(guo)銹(xiu)(xiu)層(ceng)氧的(de)(de)擴(kuo)散(san)是(shi)(shi)受到抑制，還是(shi)(shi)由于銹(xiu)(xiu)層(ceng)表面引(yin)起(qi)氧的(de)(de)還原而降低(di)了(le)它的(de)(de)擴(kuo)散(san)速度。因(yin)此，在(zai)經過(guo)15天腐蝕的(de)(de)各試片上(shang)(shang)加入(ru)流動(dong)的(de)(de)溶液，以研(yan)究(jiu)電位(wei)的(de)(de)上(shang)(shang)升。根據碳素鋼的(de)(de)電位(wei)上(shang)(shang)升到35mV,而3%Cr鋼只有9mV的(de)(de)事實，認為在(zai)含鉻鋼上(shang)(shang)通過(guo)銹(xiu)(xiu)層(ceng)的(de)(de)氧的(de)(de)擴(kuo)散(san)速度不(bu)同。
他們(men)在水溶液中(zhong)把生銹(xiu)的鋼(gang)(gang)進(jin)行腐蝕時，設銹(xiu)層的厚度為δ1,溶液中(zhong)氧的擴散層厚度為δ2,氧的體積(ji)濃(nong)(nong)度為Co、銹(xiu)層表面濃(nong)(nong)度為C、鋼(gang)(gang)表面上(shang)為0時，則氧的還(huan)原電流i可(ke)用下式(shi)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(guo)這(zhe)些研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，搞清(qing)楚了(le)添(tian)加鉻可提(ti)高鋼在(zai)(zai)海(hai)水(shui)中耐蝕性的(de)(de)(de)機(ji)理是(shi)(shi)其增強了(le)在(zai)(zai)銹(xiu)層中作(zuo)為(wei)氧的(de)(de)(de)擴散障(zhang)壁的(de)(de)(de)性質，并且，其效果在(zai)(zai)腐(fu)(fu)蝕－時間曲線沒有出現彎曲，而且對幾乎從開始按直線增加的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕量的(de)(de)(de)斜率變小這(zhe)一現象已經大體解釋清(qing)楚。但是(shi)(shi)遺憾的(de)(de)(de)是(shi)(shi)相(xiang)關的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)少(shao)，并且討(tao)論的(de)(de)(de)機(ji)會也少(shao)，缺少(shao)多(duo)人充(chong)分的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)結果。關于對海(hai)水(shui)環境(jing)生(sheng)成銹(xiu)層的(de)(de)(de)結構的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)或者(zhe)在(zai)(zai)該環境(jing)下(xia)的(de)(de)(de)合金元(yuan)素影響的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，如以下(xia)所(suo)敘述的(de)(de)(de)那樣也非常少(shao)。
