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，一般認為在海水中鋼生成的(de)銹層不太有保護性。其(qi)最(zui)大理由是(shi)腐蝕量(liang)-暴曬(shai)時(shi)間的(de)關(guan)系幾(ji)乎是(shi)直線關(guan)系。
1920年，英(ying)國的土木學會（Institute of Civil Engineering)在Auckland(New Zealand)、Colombo(當時的 Ceylon)、Halifax(Cana-da)以及Plymouth(England)進(jin)行了為期5年、10年、15年的碳素鋼海水浸(jin)泡試驗(yan)，腐(fu)蝕程度大(da)致與試驗(yan)時間成正比。
Larrabee針對結(jie)構鋼(gang)在(zai)Kure Beach 所進行(xing)的為(wei)期(qi)4.5年(nian)的試驗(yan)(yan)表明，腐(fu)蝕速(su)(su)度(du)幾乎是(shi)一(yi)定的，為(wei)0.08~0.13mm/年(nian)（3~5mpy).并(bing)且(qie)，對鋼(gang)樁(zhuang)為(wei)期(qi)23.6年(nian)的調查［28]表明，海水中鋼(gang)的腐(fu)蝕速(su)(su)度(du)在(zai)最(zui)初(chu)的20年(nian)間(jian)約0.05mm/年(nian)（2mpy),更好(hao)的是(shi)0.03mm/年(nian)（1mpy),隨著(zhu)時(shi)間(jian)延長腐(fu)蝕速(su)(su)度(du)雖有下降(jiang)，但變化不大。前面所敘述(shu)的在(zai)著(zhu)名的巴(ba)拿馬運河進行(xing)的為(wei)期(qi)16年(nian)的試驗(yan)(yan)結(jie)果是(shi)，碳素鋼(gang)腐(fu)蝕速(su)(su)度(du)在(zai)最(zui)初(chu)的1年(nian)是(shi)0.15mm/年(nian)（5.8mpy),在(zai)第16年(nian)變成(cheng)0.07mm/年(nian)（2.7mpy)的穩(wen)定值，然而這(zhe)期(qi)間(jian)的平均(jun)腐(fu)蝕速(su)(su)度(du)是(shi)0.07mm/年(nian)（2.8mpy),腐(fu)蝕量一(yi)暴(bao)露時(shi)間(jian)的坐標(biao)圖在(zai)外觀(guan)上看(kan)完全是(shi)一(yi)條(tiao)直線。
含有(you)2%~3%的(de)(de)(de)鉻或者Cr+Al的(de)(de)(de)鋼(gang)在(zai)海(hai)水中(zhong)降低腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)數據，在(zai)很早以(yi)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(deng)發表了。其中(zhong)作為長期求(qiu)出(chu)的(de)(de)(de)數據，若根據Larrabee用1.5年(nian)、2.5年(nian)以(yi)及4.5年(nian)的(de)(de)(de)試驗求(qiu)出(chu)的(de)(de)(de)2.6%Cr-0.5%Mo、0.8%Cu-1.8%Ni-0.2%Cr、COR-TEN 和碳素鋼(gang)的(de)(de)(de)結(jie)果，只有(you)2.6%Cr-0.5%Mo鋼(gang)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕率低，而且(qie)腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)增加與時(shi)間呈直線關系。雖然腐(fu)(fu)(fu)蝕率小(xiao)但腐(fu)(fu)(fu)蝕速度大致一定(ding)，而且(qie)比(bi)碳素鋼(gang)的(de)(de)(de)斜率小(xiao)，這一點(dian)是(shi)不可想(xiang)像的(de)(de)(de)。
著名的(de) Uhlig的(de)教科書(shu)《Corrosion and Corrosion Control》于1963年(nian)出(chu)版，雖然(ran)于1971年(nian)及1985年(nian)進行(xing)了修訂［33],可是書(shu)中沒(mei)有(you)有(you)關對海水等天然(ran)水對添(tian)加少量合(he)金(jin)元素鋼進行(xing)試驗并有(you)效果的(de)記錄。
書(shu)中說：“·····pH值在4~10之間，只要通過控制表面(mian)氧(yang)化物(wu)層（銹）的(de)(de)(de)氧(yang)的(de)(de)(de)擴(kuo)散，即使改變鋼(gang)的(de)(de)(de)組成或(huo)熱處理，或(huo)者(zhe)進行冷加工(gong)、退火(huo)，如果(guo)作為(wei)銹的(de)(de)(de)擴(kuo)散障(zhang)壁的(de)(de)(de)性質不發生(sheng)變化的(de)(de)(de)話，則與腐蝕(shi)特性沒(mei)(mei)有關(guan)系。”“．．．．．鐵或(huo)鋼(gang)的(de)(de)(de)組成在通常市售的(de)(de)(de)碳素鋼(gang)或(huo)低(di)合金鋼(gang)的(de)(de)(de)組成范圍內，對天然水或(huo)土(tu)壤(rang)所引起的(de)(de)(de)腐蝕(shi)率沒(mei)(mei)有實質的(de)(de)(de)影響。”［根據日文版“腐蝕(shi)反應及其控制”（第(di)3版）］
Uhlig在該(gai)教(jiao)科書中(zhong)就鐵和(he)(he)鋼的(de)腐蝕(shi)做了如下的(de)敘述：“在水中(zhong)空氣飽和(he)(he)時(shi)，初期的(de)腐蝕(shi)速度(du)約達到0.46mm/年（10gmd).數日后生(sheng)成(cheng)的(de)氧(yang)化鐵（銹(xiu)(xiu)）形(xing)成(cheng)氧(yang)的(de)擴(kuo)散障壁(bi)，隨(sui)著擴(kuo)散障壁(bi)的(de)形(xing)成(cheng)，腐蝕(shi)速度(du)減(jian)慢。穩定狀態下的(de)腐蝕(shi)速度(du)是(shi)0.05~0.12mm/年（1.0~2.5 gmd),··.....”因此(ci)認為(wei)銹(xiu)(xiu)的(de)擴(kuo)散障壁(bi)作用(yong)在數日間達到飽和(he)(he)。根據每天(tian)一(yi)次擦掉位(wei)于(yu)水中(zhong)鋼表(biao)面一(yi)部分(fen)銹(xiu)(xiu)時(shi)，該(gai)部分(fen)腐蝕(shi)就會加深(shen)的(de)事實也可以知道，連碳素鋼的(de)銹(xiu)(xiu)層也有保護(hu)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(deng)用碳(tan)素(su)鋼及含有1%、2%、3%Cr鋼的(de)(de)(de)試(shi)驗材制成50mmx50mmx4mm的(de)(de)(de)試(shi)片，在15天(tian)的(de)(de)(de)人工海(hai)水浸泡中(zhong)腐蝕量隨著鉻(ge)量的(de)(de)(de)增(zeng)加大(da)幅度降低（3%Cr鋼只(zhi)有碳(tan)素(su)鋼的(de)(de)(de)75%);然而把表面的(de)(de)(de)3/4鍍銅后進行同樣(yang)的(de)(de)(de)試(shi)驗時，由于(yu)腐蝕量全都大(da)致相同,因此(ci)證明含鉻(ge)鋼腐蝕速度小的(de)(de)(de)原(yuan)因是由于(yu)銹層(ceng)的(de)(de)(de)存(cun)在降低了陰極反應速度。
但是(shi)，還(huan)不能區別其原因的(de)(de)(de)是(shi)，通過(guo)(guo)銹層(ceng)氧的(de)(de)(de)擴散(san)是(shi)受到抑制，還(huan)是(shi)由于銹層(ceng)表面引起氧的(de)(de)(de)還(huan)原而(er)降低了它的(de)(de)(de)擴散(san)速度。因此，在(zai)經過(guo)(guo)15天腐蝕的(de)(de)(de)各(ge)試(shi)片上(shang)(shang)加(jia)入(ru)流(liu)動的(de)(de)(de)溶液(ye)，以研究電(dian)(dian)位的(de)(de)(de)上(shang)(shang)升。根據(ju)碳素鋼的(de)(de)(de)電(dian)(dian)位上(shang)(shang)升到35mV,而(er)3%Cr鋼只有9mV的(de)(de)(de)事(shi)實，認為在(zai)含鉻(ge)鋼上(shang)(shang)通過(guo)(guo)銹層(ceng)的(de)(de)(de)氧的(de)(de)(de)擴散(san)速度不同。
他們在水溶(rong)液(ye)中把生銹的(de)(de)鋼進行腐蝕時(shi)，設銹層的(de)(de)厚(hou)度為(wei)δ1,溶(rong)液(ye)中氧(yang)(yang)的(de)(de)擴散層厚(hou)度為(wei)δ2,氧(yang)(yang)的(de)(de)體積濃(nong)度為(wei)Co、銹層表面濃(nong)度為(wei)C、鋼表面上為(wei)0時(shi)，則(ze)氧(yang)(yang)的(de)(de)還(huan)原電流i可用下式(shi)表示(shi)：
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(yan)(yan)究(jiu)，搞清(qing)(qing)楚(chu)了添(tian)加鉻可提(ti)高鋼在(zai)(zai)海(hai)(hai)水中耐蝕性的(de)(de)(de)機(ji)理是(shi)(shi)其增強了在(zai)(zai)銹層中作(zuo)為氧的(de)(de)(de)擴(kuo)散障(zhang)壁的(de)(de)(de)性質，并(bing)且，其效果在(zai)(zai)腐(fu)(fu)蝕－時間曲線(xian)沒(mei)有(you)出現彎曲，而且對幾乎從開始按直線(xian)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(shi)清(qing)(qing)楚(chu)。但是(shi)(shi)遺憾的(de)(de)(de)是(shi)(shi)相(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)少(shao)，并(bing)且討論的(de)(de)(de)機(ji)會也(ye)少(shao)，缺(que)少(shao)多(duo)人充(chong)分(fen)的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)結(jie)果。關(guan)于對海(hai)(hai)水環境生成銹層的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)或(huo)者在(zai)(zai)該環境下的(de)(de)(de)合(he)金元素(su)影響的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)，如以下所敘(xu)述(shu)的(de)(de)(de)那樣(yang)也(ye)非常少(shao)。
