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(yi)般認為在海(hai)水(shui)中鋼(gang)生成的(de)銹(xiu)層不太有保護性。其最大理由是(shi)腐蝕量-暴曬時間的(de)關(guan)(guan)系(xi)(xi)幾乎是(shi)直線關(guan)(guan)系(xi)(xi)。
1920年，英國(guo)的土木學會（Institute of Civil Engineering)在(zai)Auckland(New Zealand)、Colombo(當(dang)時(shi)(shi)的 Ceylon)、Halifax(Cana-da)以及Plymouth(England)進(jin)行了(le)為期5年、10年、15年的碳素鋼海水浸泡試驗，腐蝕(shi)程度大致(zhi)與試驗時(shi)(shi)間成正比。
Larrabee針對結構鋼(gang)在(zai)Kure Beach 所(suo)進行的(de)(de)(de)(de)為(wei)期4.5年(nian)的(de)(de)(de)(de)試驗表(biao)明，腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)幾乎是(shi)(shi)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)，為(wei)0.08~0.13mm/年(nian)（3~5mpy).并且，對鋼(gang)樁為(wei)期23.6年(nian)的(de)(de)(de)(de)調查［28]表(biao)明，海水中(zhong)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)在(zai)最初(chu)的(de)(de)(de)(de)20年(nian)間(jian)約0.05mm/年(nian)（2mpy),更好的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)0.03mm/年(nian)（1mpy),隨著時(shi)間(jian)延長(chang)腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)雖(sui)有下降，但(dan)變(bian)化不大。前面所(suo)敘述的(de)(de)(de)(de)在(zai)著名的(de)(de)(de)(de)巴拿馬運河進行的(de)(de)(de)(de)為(wei)期16年(nian)的(de)(de)(de)(de)試驗結果(guo)是(shi)(shi)，碳素鋼(gang)腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)在(zai)最初(chu)的(de)(de)(de)(de)1年(nian)是(shi)(shi)0.15mm/年(nian)（5.8mpy),在(zai)第(di)16年(nian)變(bian)成0.07mm/年(nian)（2.7mpy)的(de)(de)(de)(de)穩定(ding)值，然而(er)這(zhe)期間(jian)的(de)(de)(de)(de)平均腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)是(shi)(shi)0.07mm/年(nian)（2.8mpy),腐蝕(shi)(shi)量一暴(bao)露時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)坐標圖(tu)在(zai)外(wai)觀上看(kan)完(wan)全是(shi)(shi)一條(tiao)直線。
含有(you)2%~3%的(de)(de)鉻或者(zhe)Cr+Al的(de)(de)鋼(gang)(gang)在海水中(zhong)降低腐蝕的(de)(de)數(shu)據，在很早(zao)以前先(xian)后被(bei)Herzog(1936年(nian)）、La Que (1942年(nian)）、Hudson (1950年(nian)）、Gillet[31](1936年(nian)）、Larrabee(1953年(nian)）等(deng)發表(biao)了(le)。其中(zhong)作為長期(qi)求(qiu)出(chu)的(de)(de)數(shu)據，若(ruo)根據Larrabee用(yong)1.5年(nian)、2.5年(nian)以及4.5年(nian)的(de)(de)試驗求(qiu)出(chu)的(de)(de)2.6%Cr-0.5%Mo、0.8%Cu-1.8%Ni-0.2%Cr、COR-TEN 和碳(tan)素鋼(gang)(gang)的(de)(de)結果，只有(you)2.6%Cr-0.5%Mo鋼(gang)(gang)的(de)(de)腐蝕率低，而且腐蝕的(de)(de)增加(jia)與時(shi)間呈直線關系。雖然(ran)腐蝕率小(xiao)(xiao)但腐蝕速度大致(zhi)一(yi)定，而且比碳(tan)素鋼(gang)(gang)的(de)(de)斜率小(xiao)(xiao)，這一(yi)點是不(bu)可想像的(de)(de)。
著名(ming)的(de)(de) Uhlig的(de)(de)教科書《Corrosion and Corrosion Control》于1963年出(chu)版，雖然(ran)于1971年及1985年進(jin)行了修訂(ding)［33],可是書中沒有(you)有(you)關對海水(shui)等天然(ran)水(shui)對添(tian)加少量合金(jin)元素鋼進(jin)行試驗(yan)并有(you)效果(guo)的(de)(de)記錄。
書中說：“·····pH值在4~10之間，只要通過控(kong)制表(biao)面(mian)氧化(hua)(hua)物層（銹）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴散，即使改(gai)變鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組成(cheng)或(huo)熱處(chu)理，或(huo)者進行冷加工(gong)、退火(huo)，如果(guo)作為銹的(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴散障壁的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)質不發生變化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)話，則(ze)與腐(fu)(fu)蝕特性(xing)沒有(you)關系。”“．．．．．鐵(tie)或(huo)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組成(cheng)在通常市(shi)售的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳素鋼(gang)或(huo)低(di)合金鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組成(cheng)范圍(wei)內，對天然水或(huo)土壤所(suo)引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕率沒有(you)實質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響。”［根據日文版“腐(fu)(fu)蝕反應及其控(kong)制”（第3版）］
Uhlig在該(gai)教科(ke)書中(zhong)就鐵和鋼(gang)的(de)腐(fu)蝕(shi)做了如下的(de)敘述：“在水(shui)中(zhong)空(kong)氣飽(bao)和時，初期的(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)度約達(da)到(dao)0.46mm/年（10gmd).數日后生成(cheng)的(de)氧化(hua)鐵（銹(xiu)(xiu)）形成(cheng)氧的(de)擴散(san)障壁(bi)，隨著擴散(san)障壁(bi)的(de)形成(cheng)，腐(fu)蝕(shi)速(su)度減慢。穩定狀態下的(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)度是0.05~0.12mm/年（1.0~2.5 gmd),··.....”因此(ci)認為(wei)銹(xiu)(xiu)的(de)擴散(san)障壁(bi)作用(yong)在數日間達(da)到(dao)飽(bao)和。根據每天(tian)一次擦掉位于水(shui)中(zhong)鋼(gang)表面一部(bu)分(fen)銹(xiu)(xiu)時，該(gai)部(bu)分(fen)腐(fu)蝕(shi)就會加深的(de)事(shi)實也可(ke)以知道，連碳素(su)鋼(gang)的(de)銹(xiu)(xiu)層也有保護作用(yong)。
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)素鋼及含(han)有1%、2%、3%Cr鋼的(de)(de)(de)(de)試驗(yan)材制成50mmx50mmx4mm的(de)(de)(de)(de)試片，在15天的(de)(de)(de)(de)人工海水浸(jin)泡中腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)量(liang)隨著鉻量(liang)的(de)(de)(de)(de)增加大(da)幅度(du)(du)降(jiang)低（3%Cr鋼只有碳(tan)素鋼的(de)(de)(de)(de)75%);然而把表面的(de)(de)(de)(de)3/4鍍銅后進(jin)行同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)試驗(yan)時，由于腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)量(liang)全都大(da)致相(xiang)同(tong),因此證(zheng)明含(han)鉻鋼腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速度(du)(du)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)因是(shi)由于銹層的(de)(de)(de)(de)存在降(jiang)低了陰極反應速度(du)(du)。
但是(shi)，還不能區(qu)別其原(yuan)因的(de)是(shi)，通(tong)過銹(xiu)層(ceng)(ceng)氧的(de)擴(kuo)散是(shi)受到抑制，還是(shi)由(you)于(yu)銹(xiu)層(ceng)(ceng)表面引(yin)起(qi)氧的(de)還原(yuan)而降低(di)了(le)它的(de)擴(kuo)散速度(du)。因此，在(zai)經過15天腐蝕的(de)各(ge)試片上加入流動(dong)的(de)溶(rong)液(ye)，以研究電位的(de)上升(sheng)。根據碳素鋼(gang)的(de)電位上升(sheng)到35mV,而3%Cr鋼(gang)只(zhi)有(you)9mV的(de)事實，認為在(zai)含鉻(ge)鋼(gang)上通(tong)過銹(xiu)層(ceng)(ceng)的(de)氧的(de)擴(kuo)散速度(du)不同。
他們在水溶液中把生銹的鋼(gang)進行腐蝕時(shi)，設銹層的厚度為(wei)(wei)(wei)δ1,溶液中氧的擴散(san)層厚度為(wei)(wei)(wei)δ2,氧的體(ti)積濃(nong)度為(wei)(wei)(wei)Co、銹層表(biao)面濃(nong)度為(wei)(wei)(wei)C、鋼(gang)表(biao)面上為(wei)(wei)(wei)0時(shi)，則氧的還(huan)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(guo)這(zhe)些研(yan)(yan)(yan)究，搞清(qing)楚了添加(jia)(jia)鉻可提高鋼(gang)在(zai)海(hai)水(shui)(shui)中耐蝕性(xing)的(de)機理是其增強了在(zai)銹層(ceng)中作(zuo)為氧的(de)擴散障壁的(de)性(xing)質(zhi)，并(bing)且，其效(xiao)果(guo)在(zai)腐(fu)蝕－時(shi)間曲(qu)(qu)線沒有出現彎曲(qu)(qu)，而(er)且對幾乎從開始按直線增加(jia)(jia)的(de)腐(fu)蝕量的(de)斜率變小(xiao)這(zhe)一現象已經大體解釋(shi)清(qing)楚。但是遺憾的(de)是相關的(de)研(yan)(yan)(yan)究少，并(bing)且討論(lun)的(de)機會也少，缺(que)少多(duo)人充分的(de)研(yan)(yan)(yan)究結果(guo)。關于對海(hai)水(shui)(shui)環(huan)境生成銹層(ceng)的(de)結構的(de)研(yan)(yan)(yan)究或者在(zai)該環(huan)境下的(de)合金元素影響(xiang)的(de)研(yan)(yan)(yan)究，如以下所敘(xu)述的(de)那(nei)樣也非(fei)常少。
