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(xiang)反，一般認為在海水中鋼(gang)生成的(de)銹層不太有(you)保(bao)護性。其最大理由(you)是腐蝕量-暴曬(shai)時(shi)間(jian)的(de)關系幾乎是直線(xian)關系。
1920年，英國的(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Plymouth(England)進行(xing)了(le)為(wei)期5年、10年、15年的(de)碳素鋼海水(shui)浸泡試驗，腐蝕程度大(da)致與試驗時(shi)間成正比。
Larrabee針對(dui)結構(gou)鋼(gang)在(zai)(zai)Kure Beach 所進行的(de)(de)為期4.5年(nian)的(de)(de)試驗表明，腐蝕(shi)(shi)(shi)速(su)度(du)(du)幾乎是(shi)一定的(de)(de)，為0.08~0.13mm/年(nian)（3~5mpy).并(bing)且，對(dui)鋼(gang)樁為期23.6年(nian)的(de)(de)調查［28]表明，海水(shui)中鋼(gang)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)速(su)度(du)(du)在(zai)(zai)最初(chu)的(de)(de)20年(nian)間(jian)約(yue)0.05mm/年(nian)（2mpy),更好的(de)(de)是(shi)0.03mm/年(nian)（1mpy),隨著時(shi)間(jian)延長腐蝕(shi)(shi)(shi)速(su)度(du)(du)雖(sui)有(you)下降，但(dan)變化不大(da)。前(qian)面(mian)所敘(xu)述的(de)(de)在(zai)(zai)著名的(de)(de)巴拿(na)馬運河進行的(de)(de)為期16年(nian)的(de)(de)試驗結果是(shi)，碳素(su)鋼(gang)腐蝕(shi)(shi)(shi)速(su)度(du)(du)在(zai)(zai)最初(chu)的(de)(de)1年(nian)是(shi)0.15mm/年(nian)（5.8mpy),在(zai)(zai)第16年(nian)變成(cheng)0.07mm/年(nian)（2.7mpy)的(de)(de)穩定值，然而這期間(jian)的(de)(de)平均腐蝕(shi)(shi)(shi)速(su)度(du)(du)是(shi)0.07mm/年(nian)（2.8mpy),腐蝕(shi)(shi)(shi)量一暴露時(shi)間(jian)的(de)(de)坐(zuo)標圖在(zai)(zai)外(wai)觀上看完(wan)全是(shi)一條直線。
含有(you)2%~3%的(de)鉻或者Cr+Al的(de)鋼在(zai)海水中降低腐蝕(shi)的(de)數據(ju)，在(zai)很早以(yi)前先后被(bei)Herzog(1936年）、La Que (1942年）、Hudson (1950年）、Gillet[31](1936年）、Larrabee(1953年）等(deng)發表了。其中作為(wei)長期(qi)求出的(de)數據(ju)，若根據(ju)Larrabee用(yong)1.5年、2.5年以(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(he)碳(tan)素(su)鋼的(de)結果，只(zhi)有(you)2.6%Cr-0.5%Mo鋼的(de)腐蝕(shi)率(lv)低，而(er)且腐蝕(shi)的(de)增加與時間呈(cheng)直線關系。雖(sui)然(ran)腐蝕(shi)率(lv)小但腐蝕(shi)速度大致一(yi)定(ding)，而(er)且比碳(tan)素(su)鋼的(de)斜率(lv)小，這(zhe)一(yi)點是(shi)不可(ke)想像的(de)。
著名的 Uhlig的教科書《Corrosion and Corrosion Control》于(yu)1963年(nian)出版，雖(sui)然于(yu)1971年(nian)及1985年(nian)進行了修訂(ding)［33],可是書中(zhong)沒有(you)有(you)關對海(hai)水等天然水對添加少量合金(jin)元素鋼進行試驗并有(you)效果的記(ji)錄。
書中說：“·····pH值在(zai)4~10之間，只要通過控制(zhi)表面氧(yang)化(hua)物層（銹）的(de)氧(yang)的(de)擴(kuo)(kuo)散，即使改(gai)變(bian)鋼的(de)組成(cheng)或熱處(chu)理，或者進行冷(leng)加工(gong)、退火，如果作為(wei)銹的(de)擴(kuo)(kuo)散障(zhang)壁的(de)性(xing)質(zhi)不(bu)發生變(bian)化(hua)的(de)話，則與腐(fu)蝕(shi)(shi)特性(xing)沒(mei)(mei)有關系(xi)。”“．．．．．鐵或鋼的(de)組成(cheng)在(zai)通常市售的(de)碳素鋼或低合金鋼的(de)組成(cheng)范圍內(nei)，對(dui)天然(ran)水或土壤所引起的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)率沒(mei)(mei)有實質(zhi)的(de)影(ying)響。”［根據日文版“腐(fu)蝕(shi)(shi)反應及其控制(zhi)”（第3版）］
Uhlig在該教(jiao)科書中就鐵和鋼的(de)腐蝕(shi)做了(le)如下的(de)敘述：“在水中空氣飽和時，初(chu)期(qi)的(de)腐蝕(shi)速度(du)約達到0.46mm/年(nian)（10gmd).數(shu)(shu)日后生成(cheng)的(de)氧(yang)化鐵（銹）形(xing)成(cheng)氧(yang)的(de)擴(kuo)散障(zhang)壁，隨著擴(kuo)散障(zhang)壁的(de)形(xing)成(cheng)，腐蝕(shi)速度(du)減慢(man)。穩(wen)定狀(zhuang)態下的(de)腐蝕(shi)速度(du)是(shi)0.05~0.12mm/年(nian)（1.0~2.5 gmd),··.....”因此(ci)認為銹的(de)擴(kuo)散障(zhang)壁作用在數(shu)(shu)日間達到飽和。根據每天一(yi)次擦掉位(wei)于水中鋼表面(mian)一(yi)部分銹時，該部分腐蝕(shi)就會加深的(de)事實也可以知道，連碳素(su)鋼的(de)銹層也有保護作用。
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。
松島(dao)等用碳(tan)素鋼及含有(you)1%、2%、3%Cr鋼的(de)(de)試驗(yan)材制成50mmx50mmx4mm的(de)(de)試片，在15天(tian)的(de)(de)人(ren)工海水(shui)浸泡(pao)中腐(fu)(fu)蝕(shi)量隨著(zhu)鉻量的(de)(de)增加大幅度降低（3%Cr鋼只有(you)碳(tan)素鋼的(de)(de)75%);然(ran)而(er)把表面的(de)(de)3/4鍍銅(tong)后進(jin)行(xing)同樣(yang)的(de)(de)試驗(yan)時，由(you)(you)于腐(fu)(fu)蝕(shi)量全都大致(zhi)相同,因(yin)此證明含鉻鋼腐(fu)(fu)蝕(shi)速度小(xiao)的(de)(de)原因(yin)是由(you)(you)于銹層(ceng)的(de)(de)存(cun)在降低了陰(yin)極反應速度。
但是，還(huan)不能(neng)區別其原(yuan)因(yin)的(de)(de)(de)是，通(tong)過(guo)銹(xiu)(xiu)層氧(yang)(yang)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散是受(shou)到抑制，還(huan)是由(you)于銹(xiu)(xiu)層表面引起氧(yang)(yang)的(de)(de)(de)還(huan)原(yuan)而降低了它的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散速度。因(yin)此(ci)，在(zai)經過(guo)15天腐蝕的(de)(de)(de)各試片上加入(ru)流(liu)動的(de)(de)(de)溶液(ye)，以(yi)研究電位(wei)的(de)(de)(de)上升。根據碳素鋼的(de)(de)(de)電位(wei)上升到35mV,而3%Cr鋼只有9mV的(de)(de)(de)事(shi)實(shi)，認為在(zai)含鉻鋼上通(tong)過(guo)銹(xiu)(xiu)層的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散速度不同。
他們在水(shui)溶液中把生銹的鋼進行腐蝕時，設銹層的厚度(du)為(wei)(wei)δ1,溶液中氧的擴(kuo)散層厚度(du)為(wei)(wei)δ2,氧的體積(ji)濃(nong)度(du)為(wei)(wei)Co、銹層表面濃(nong)度(du)為(wei)(wei)C、鋼表面上為(wei)(wei)0時，則氧的還原電流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(guo)這(zhe)些研究，搞清(qing)楚(chu)了添加(jia)鉻可提高(gao)鋼(gang)在(zai)海(hai)水中耐蝕(shi)性(xing)的(de)(de)機理是其(qi)增(zeng)強(qiang)了在(zai)銹(xiu)(xiu)層(ceng)中作為(wei)氧(yang)的(de)(de)擴散障壁的(de)(de)性(xing)質，并(bing)且，其(qi)效果在(zai)腐蝕(shi)－時間曲(qu)(qu)線(xian)沒有(you)出現彎曲(qu)(qu)，而且對幾乎從開始按直線(xian)增(zeng)加(jia)的(de)(de)腐蝕(shi)量的(de)(de)斜率變小(xiao)這(zhe)一現象已經大(da)體解(jie)釋清(qing)楚(chu)。但是遺憾的(de)(de)是相關的(de)(de)研究少，并(bing)且討(tao)論的(de)(de)機會也少，缺少多人充分的(de)(de)研究結果。關于對海(hai)水環境生成銹(xiu)(xiu)層(ceng)的(de)(de)結構(gou)的(de)(de)研究或者在(zai)該環境下(xia)的(de)(de)合金元素影(ying)響(xiang)的(de)(de)研究，如以(yi)下(xia)所敘述的(de)(de)那樣也非常少。
