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)此相反，一般認(ren)為在海水中鋼生(sheng)成的銹層不(bu)太有(you)保護性。其最大理(li)由是腐蝕量-暴曬時間的關系幾乎是直線(xian)關系。
1920年(nian)(nian)，英國的(de)土木學會（Institute of Civil Engineering)在Auckland(New Zealand)、Colombo(當時的(de) Ceylon)、Halifax(Cana-da)以及Plymouth(England)進行了為期5年(nian)(nian)、10年(nian)(nian)、15年(nian)(nian)的(de)碳素鋼海水浸(jin)泡(pao)試驗(yan)，腐蝕程度大致與試驗(yan)時間成(cheng)正比。
Larrabee針對結構(gou)鋼在(zai)(zai)Kure Beach 所進(jin)行的(de)(de)(de)(de)為期4.5年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)試驗(yan)表明(ming)(ming)，腐(fu)蝕速(su)度(du)幾乎(hu)是(shi)一定的(de)(de)(de)(de)，為0.08~0.13mm/年(nian)(nian)(nian)（3~5mpy).并且，對鋼樁為期23.6年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)調查［28]表明(ming)(ming)，海水中鋼的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕速(su)度(du)在(zai)(zai)最(zui)初(chu)的(de)(de)(de)(de)20年(nian)(nian)(nian)間約0.05mm/年(nian)(nian)(nian)（2mpy),更好的(de)(de)(de)(de)是(shi)0.03mm/年(nian)(nian)(nian)（1mpy),隨著(zhu)時(shi)間延長腐(fu)蝕速(su)度(du)雖有下降，但變(bian)化不(bu)大。前面所敘述(shu)的(de)(de)(de)(de)在(zai)(zai)著(zhu)名的(de)(de)(de)(de)巴拿(na)馬運河進(jin)行的(de)(de)(de)(de)為期16年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)試驗(yan)結果是(shi)，碳素鋼腐(fu)蝕速(su)度(du)在(zai)(zai)最(zui)初(chu)的(de)(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)(de)穩(wen)定值，然(ran)而這期間的(de)(de)(de)(de)平均腐(fu)蝕速(su)度(du)是(shi)0.07mm/年(nian)(nian)(nian)（2.8mpy),腐(fu)蝕量(liang)一暴(bao)露時(shi)間的(de)(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)(de)(de)鉻(ge)或者Cr+Al的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)在海水中(zhong)降(jiang)低腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據，在很早以前(qian)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(deng)發表(biao)了(le)。其(qi)中(zhong)作(zuo)為長期求(qiu)出的(de)(de)(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)(de)(de)試驗(yan)求(qiu)出的(de)(de)(de)(de)(de)2.6%Cr-0.5%Mo、0.8%Cu-1.8%Ni-0.2%Cr、COR-TEN 和碳(tan)素(su)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)結果，只有(you)2.6%Cr-0.5%Mo鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)率低，而且腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)增加與(yu)時間呈直(zhi)線關系。雖然腐蝕(shi)率小但腐蝕(shi)速度大致(zhi)一(yi)(yi)定，而且比碳(tan)素(su)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)斜率小，這(zhe)一(yi)(yi)點是不(bu)可想像(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)。
著(zhu)名(ming)的 Uhlig的教科(ke)書(shu)(shu)《Corrosion and Corrosion Control》于(yu)(yu)1963年出版，雖然(ran)于(yu)(yu)1971年及1985年進(jin)行了(le)修訂［33],可(ke)是書(shu)(shu)中沒有有關對(dui)海水等(deng)天然(ran)水對(dui)添加少量合金元素鋼進(jin)行試驗并(bing)有效(xiao)果的記(ji)錄(lu)。
書中(zhong)說：“·····pH值在(zai)4~10之(zhi)間(jian)，只要通過(guo)控(kong)(kong)制(zhi)表面氧化物層（銹）的(de)氧的(de)擴散，即使改(gai)變(bian)鋼的(de)組成(cheng)(cheng)或(huo)熱處理(li)，或(huo)者進行冷加工、退火，如果作(zuo)為(wei)銹的(de)擴散障壁的(de)性質(zhi)不發生變(bian)化的(de)話，則與腐蝕(shi)特性沒(mei)有關系(xi)。”“．．．．．鐵或(huo)鋼的(de)組成(cheng)(cheng)在(zai)通常市售的(de)碳素鋼或(huo)低合(he)金(jin)鋼的(de)組成(cheng)(cheng)范(fan)圍內，對天然水或(huo)土壤所引起的(de)腐蝕(shi)率(lv)沒(mei)有實質(zhi)的(de)影響。”［根據日文(wen)版(ban)(ban)“腐蝕(shi)反(fan)應及其(qi)控(kong)(kong)制(zhi)”（第3版(ban)(ban)）］
Uhlig在(zai)該教科書中(zhong)就鐵(tie)(tie)和(he)鋼的(de)(de)腐(fu)蝕做(zuo)了(le)如下的(de)(de)敘述：“在(zai)水中(zhong)空(kong)氣飽和(he)時，初期(qi)的(de)(de)腐(fu)蝕速度(du)(du)約達(da)到0.46mm/年(nian)（10gmd).數日后生成(cheng)的(de)(de)氧(yang)化鐵(tie)(tie)（銹）形成(cheng)氧(yang)的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散障(zhang)壁(bi)，隨著擴(kuo)(kuo)散障(zhang)壁(bi)的(de)(de)形成(cheng)，腐(fu)蝕速度(du)(du)減慢。穩定狀態(tai)下的(de)(de)腐(fu)蝕速度(du)(du)是0.05~0.12mm/年(nian)（1.0~2.5 gmd),··.....”因此認為銹的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散障(zhang)壁(bi)作用(yong)在(zai)數日間(jian)達(da)到飽和(he)。根據每天一次擦(ca)掉(diao)位于水中(zhong)鋼表(biao)面一部分銹時，該部分腐(fu)蝕就會加深的(de)(de)事實也可以知道，連碳素(su)鋼的(de)(de)銹層(ceng)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。
松島等用碳素鋼及含有1%、2%、3%Cr鋼的(de)(de)(de)試驗(yan)材制成50mmx50mmx4mm的(de)(de)(de)試片，在15天的(de)(de)(de)人(ren)工海水(shui)浸(jin)泡中腐(fu)蝕(shi)量(liang)隨著鉻量(liang)的(de)(de)(de)增加大(da)幅(fu)度(du)(du)降(jiang)低（3%Cr鋼只(zhi)有碳素鋼的(de)(de)(de)75%);然而(er)把(ba)表面(mian)的(de)(de)(de)3/4鍍(du)銅后進行同(tong)(tong)樣(yang)的(de)(de)(de)試驗(yan)時，由于(yu)腐(fu)蝕(shi)量(liang)全都大(da)致(zhi)相同(tong)(tong),因此證明含鉻鋼腐(fu)蝕(shi)速度(du)(du)小的(de)(de)(de)原因是由于(yu)銹(xiu)層的(de)(de)(de)存(cun)在降(jiang)低了陰極反應速度(du)(du)。
但是(shi)，還(huan)不(bu)能區(qu)別其(qi)原因的(de)(de)(de)是(shi)，通過銹層氧(yang)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)是(shi)受到(dao)抑制，還(huan)是(shi)由于(yu)銹層表(biao)面引(yin)起氧(yang)的(de)(de)(de)還(huan)原而(er)降低(di)了它的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)速度。因此，在經(jing)過15天(tian)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)各試片(pian)上加(jia)入流動的(de)(de)(de)溶(rong)液，以研(yan)究電(dian)位的(de)(de)(de)上升。根據碳素鋼(gang)的(de)(de)(de)電(dian)位上升到(dao)35mV,而(er)3%Cr鋼(gang)只有9mV的(de)(de)(de)事(shi)實，認為在含鉻鋼(gang)上通過銹層的(de)(de)(de)氧(yang)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)速度不(bu)同。
他們在水溶液中把生銹(xiu)的(de)(de)(de)鋼(gang)進(jin)行腐(fu)蝕時，設銹(xiu)層的(de)(de)(de)厚(hou)度(du)(du)(du)為δ1,溶液中氧(yang)(yang)的(de)(de)(de)擴(kuo)散層厚(hou)度(du)(du)(du)為δ2,氧(yang)(yang)的(de)(de)(de)體(ti)積濃(nong)度(du)(du)(du)為Co、銹(xiu)層表面(mian)濃(nong)度(du)(du)(du)為C、鋼(gang)表面(mian)上為0時，則氧(yang)(yang)的(de)(de)(de)還(huan)原電流i可用下式表示：
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(zhe)些研究，搞清楚了添(tian)加鉻可提高鋼在(zai)海水中耐(nai)蝕(shi)性的(de)(de)機(ji)理(li)是其(qi)增強了在(zai)銹層(ceng)中作為氧的(de)(de)擴散障壁的(de)(de)性質，并(bing)且，其(qi)效果在(zai)腐蝕(shi)－時(shi)間(jian)曲線(xian)沒有出現(xian)彎曲，而且對幾乎(hu)從開始按直線(xian)增加的(de)(de)腐蝕(shi)量的(de)(de)斜率變小這(zhe)一現(xian)象已經大體解釋清楚。但(dan)是遺(yi)憾的(de)(de)是相關(guan)的(de)(de)研究少(shao)，并(bing)且討論的(de)(de)機(ji)會也少(shao)，缺(que)少(shao)多(duo)人充分的(de)(de)研究結果。關(guan)于對海水環境(jing)生成(cheng)銹層(ceng)的(de)(de)結構的(de)(de)研究或者在(zai)該環境(jing)下的(de)(de)合(he)金元(yuan)素影響的(de)(de)研究，如以下所敘述的(de)(de)那樣也非(fei)常少(shao)。
