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(yi)般(ban)認為在海水中鋼生成的銹(xiu)層不(bu)太有保護性。其最大理由(you)是(shi)(shi)腐(fu)蝕量(liang)-暴曬時間的關(guan)系幾(ji)乎是(shi)(shi)直(zhi)線(xian)關(guan)系。
1920年(nian)，英(ying)國的(de)土木學會（Institute of Civil Engineering)在Auckland(New Zealand)、Colombo(當時(shi)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)碳素鋼海水浸(jin)泡試(shi)驗，腐蝕程度大致與試(shi)驗時(shi)間成正(zheng)比。
Larrabee針(zhen)對結構(gou)鋼(gang)在(zai)Kure Beach 所進行(xing)(xing)的(de)(de)為(wei)期(qi)4.5年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)表明，腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)幾乎是(shi)一(yi)定的(de)(de)，為(wei)0.08~0.13mm/年(nian)(nian)(nian)（3~5mpy).并(bing)且，對鋼(gang)樁為(wei)期(qi)23.6年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)調查［28]表明，海水中鋼(gang)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)在(zai)最(zui)初的(de)(de)20年(nian)(nian)(nian)間(jian)(jian)(jian)約0.05mm/年(nian)(nian)(nian)（2mpy),更(geng)好的(de)(de)是(shi)0.03mm/年(nian)(nian)(nian)（1mpy),隨(sui)著(zhu)時間(jian)(jian)(jian)延長腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)雖有(you)下降，但變化不(bu)大。前面(mian)所敘述的(de)(de)在(zai)著(zhu)名的(de)(de)巴拿馬運(yun)河(he)進行(xing)(xing)的(de)(de)為(wei)期(qi)16年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)結果是(shi)，碳素鋼(gang)腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)在(zai)最(zui)初的(de)(de)1年(nian)(nian)(nian)是(shi)0.15mm/年(nian)(nian)(nian)（5.8mpy),在(zai)第16年(nian)(nian)(nian)變成0.07mm/年(nian)(nian)(nian)（2.7mpy)的(de)(de)穩定值，然而這期(qi)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)平均腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)是(shi)0.07mm/年(nian)(nian)(nian)（2.8mpy),腐蝕(shi)(shi)量(liang)一(yi)暴露時間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)坐標圖在(zai)外觀上(shang)看(kan)完全(quan)是(shi)一(yi)條直線(xian)。
含有(you)2%~3%的(de)(de)(de)鉻(ge)或(huo)者Cr+Al的(de)(de)(de)鋼(gang)在海水中降(jiang)低腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)數據(ju)，在很(hen)早以前先后被Herzog(1936年(nian)）、La Que (1942年(nian)）、Hudson (1950年(nian)）、Gillet[31](1936年(nian)）、Larrabee(1953年(nian)）等發(fa)表了。其中作為長期求出(chu)的(de)(de)(de)數據(ju)，若根據(ju)Larrabee用1.5年(nian)、2.5年(nian)以及4.5年(nian)的(de)(de)(de)試(shi)驗求出(chu)的(de)(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)的(de)(de)(de)結果，只有(you)2.6%Cr-0.5%Mo鋼(gang)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)率(lv)低，而且腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)增加與時間呈直線關系。雖然腐蝕(shi)(shi)率(lv)小(xiao)但腐蝕(shi)(shi)速度大致一定，而且比碳(tan)素鋼(gang)的(de)(de)(de)斜率(lv)小(xiao)，這一點是不可想像的(de)(de)(de)。
著名的(de) Uhlig的(de)教(jiao)科書(shu)(shu)《Corrosion and Corrosion Control》于(yu)1963年(nian)出版，雖然于(yu)1971年(nian)及1985年(nian)進行了修訂［33],可是書(shu)(shu)中沒有(you)有(you)關(guan)對海水等(deng)天然水對添加少(shao)量合金(jin)元素(su)鋼進行試(shi)驗(yan)并有(you)效(xiao)果的(de)記錄(lu)。
書中說：“·····pH值在(zai)4~10之(zhi)間，只要通(tong)過控(kong)制表面氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)層(ceng)（銹）的(de)(de)氧(yang)(yang)的(de)(de)擴散，即使(shi)改變(bian)鋼(gang)的(de)(de)組(zu)成(cheng)(cheng)或熱處理(li)，或者(zhe)進行冷加工、退火，如果(guo)作為(wei)銹的(de)(de)擴散障(zhang)壁的(de)(de)性質(zhi)不發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)的(de)(de)話，則與腐蝕(shi)特(te)性沒(mei)有關系(xi)。”“．．．．．鐵或鋼(gang)的(de)(de)組(zu)成(cheng)(cheng)在(zai)通(tong)常市售(shou)的(de)(de)碳素鋼(gang)或低合(he)金鋼(gang)的(de)(de)組(zu)成(cheng)(cheng)范圍(wei)內，對天然(ran)水或土壤所引(yin)起的(de)(de)腐蝕(shi)率(lv)沒(mei)有實(shi)質(zhi)的(de)(de)影響(xiang)。”［根據(ju)日文(wen)版“腐蝕(shi)反應及(ji)其控(kong)制”（第(di)3版）］
Uhlig在(zai)(zai)該(gai)教科書中(zhong)就鐵(tie)和(he)鋼(gang)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)做了(le)如下的(de)敘述：“在(zai)(zai)水中(zhong)空(kong)氣飽和(he)時，初(chu)期的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度(du)約達到0.46mm/年（10gmd).數日后生成(cheng)的(de)氧化鐵(tie)（銹）形成(cheng)氧的(de)擴(kuo)散障(zhang)壁，隨著擴(kuo)散障(zhang)壁的(de)形成(cheng)，腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度(du)減慢。穩(wen)定(ding)狀態(tai)下的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度(du)是0.05~0.12mm/年（1.0~2.5 gmd),··.....”因(yin)此(ci)認(ren)為銹的(de)擴(kuo)散障(zhang)壁作用在(zai)(zai)數日間達到飽和(he)。根據每天一次擦掉(diao)位于水中(zhong)鋼(gang)表(biao)面一部分銹時，該(gai)部分腐(fu)蝕(shi)(shi)就會(hui)加深(shen)的(de)事實也(ye)可以(yi)知道，連碳素鋼(gang)的(de)銹層也(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(deng)用碳素鋼(gang)及含有1%、2%、3%Cr鋼(gang)的(de)試(shi)(shi)驗材制成(cheng)50mmx50mmx4mm的(de)試(shi)(shi)片，在(zai)15天的(de)人工海水浸(jin)泡中腐蝕量隨(sui)著鉻量的(de)增加(jia)大幅度(du)(du)降低（3%Cr鋼(gang)只有碳素鋼(gang)的(de)75%);然而把表面(mian)的(de)3/4鍍(du)銅后進行(xing)同樣的(de)試(shi)(shi)驗時，由(you)于腐蝕量全都大致相同,因此證(zheng)明含鉻鋼(gang)腐蝕速度(du)(du)小的(de)原因是由(you)于銹層的(de)存在(zai)降低了陰極反應速度(du)(du)。
但是，還不能區別其原因的是，通過(guo)銹層(ceng)氧(yang)的擴(kuo)(kuo)散是受到抑制(zhi)，還是由(you)于(yu)銹層(ceng)表(biao)面引起氧(yang)的還原而(er)降低了它的擴(kuo)(kuo)散速度。因此，在(zai)經(jing)過(guo)15天(tian)腐蝕的各試片上(shang)加入(ru)流動的溶液，以(yi)研究電位(wei)的上(shang)升。根據碳素鋼(gang)的電位(wei)上(shang)升到35mV,而(er)3%Cr鋼(gang)只有9mV的事實，認為在(zai)含(han)鉻(ge)鋼(gang)上(shang)通過(guo)銹層(ceng)的氧(yang)的擴(kuo)(kuo)散速度不同(tong)。
他們(men)在(zai)水(shui)溶液(ye)中把生銹的鋼進行腐蝕(shi)時，設銹層(ceng)的厚度(du)(du)為(wei)(wei)δ1,溶液(ye)中氧的擴散層(ceng)厚度(du)(du)為(wei)(wei)δ2,氧的體積濃度(du)(du)為(wei)(wei)Co、銹層(ceng)表(biao)面(mian)濃度(du)(du)為(wei)(wei)C、鋼表(biao)面(mian)上為(wei)(wei)0時，則氧的還原電流i可(ke)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(zhe)些研究(jiu)(jiu)，搞(gao)清楚了添加鉻(ge)可提高鋼在(zai)(zai)海水(shui)中(zhong)耐蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)機理是其(qi)增強了在(zai)(zai)銹層中(zhong)作為(wei)氧的(de)擴散障壁(bi)的(de)性(xing)質，并且(qie)，其(qi)效果在(zai)(zai)腐蝕(shi)(shi)－時間曲線沒有出現彎曲，而(er)且(qie)對幾乎從開始(shi)按直線增加的(de)腐蝕(shi)(shi)量的(de)斜率變小(xiao)這(zhe)一現象(xiang)已經大體解釋清楚。但(dan)是遺憾的(de)是相關的(de)研究(jiu)(jiu)少(shao)，并且(qie)討論的(de)機會也少(shao)，缺少(shao)多(duo)人充分的(de)研究(jiu)(jiu)結果。關于對海水(shui)環境生成銹層的(de)結構的(de)研究(jiu)(jiu)或者(zhe)在(zai)(zai)該環境下(xia)的(de)合金(jin)元(yuan)素(su)影響的(de)研究(jiu)(jiu)，如以下(xia)所敘述的(de)那樣也非常少(shao)。
