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(fan)，一(yi)般(ban)認為(wei)在海水中鋼生成的銹層(ceng)不太有保(bao)護性(xing)。其最大理由(you)是(shi)腐蝕量(liang)-暴曬(shai)時(shi)間(jian)的關系幾乎是(shi)直線關系。
1920年(nian)，英國的土木學會（Institute of Civil Engineering)在Auckland(New Zealand)、Colombo(當時(shi)的 Ceylon)、Halifax(Cana-da)以及(ji)Plymouth(England)進(jin)行(xing)了為期5年(nian)、10年(nian)、15年(nian)的碳素鋼海水浸泡試驗(yan)，腐蝕程(cheng)度大致(zhi)與試驗(yan)時(shi)間成正(zheng)比。
Larrabee針(zhen)對(dui)結(jie)構(gou)鋼在Kure Beach 所進行(xing)的為期4.5年(nian)(nian)的試(shi)驗表(biao)明(ming)，腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)幾乎是(shi)一(yi)(yi)定的，為0.08~0.13mm/年(nian)(nian)（3~5mpy).并且，對(dui)鋼樁為期23.6年(nian)(nian)的調(diao)查［28]表(biao)明(ming)，海水中鋼的腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)在最初的20年(nian)(nian)間(jian)約0.05mm/年(nian)(nian)（2mpy),更好的是(shi)0.03mm/年(nian)(nian)（1mpy),隨著時(shi)間(jian)延長腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)雖(sui)有(you)下降(jiang)，但變(bian)化不大。前(qian)面所敘述的在著名(ming)的巴拿馬運河進行(xing)的為期16年(nian)(nian)的試(shi)驗結(jie)果(guo)是(shi)，碳素鋼腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)在最初的1年(nian)(nian)是(shi)0.15mm/年(nian)(nian)（5.8mpy),在第16年(nian)(nian)變(bian)成0.07mm/年(nian)(nian)（2.7mpy)的穩定值(zhi)，然(ran)而這期間(jian)的平均腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)是(shi)0.07mm/年(nian)(nian)（2.8mpy),腐蝕(shi)(shi)量一(yi)(yi)暴(bao)露時(shi)間(jian)的坐標圖在外觀上(shang)看完全是(shi)一(yi)(yi)條直(zhi)線。
含有(you)(you)2%~3%的(de)鉻或者(zhe)Cr+Al的(de)鋼在(zai)海水中降低腐蝕(shi)(shi)的(de)數據(ju)，在(zai)很早以前先后被(bei)Herzog(1936年(nian)）、La Que (1942年(nian)）、Hudson (1950年(nian)）、Gillet[31](1936年(nian)）、Larrabee(1953年(nian)）等發表了(le)。其中作為長期求出的(de)數據(ju)，若根據(ju)Larrabee用(yong)1.5年(nian)、2.5年(nian)以及4.5年(nian)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 和碳(tan)素鋼的(de)結果，只有(you)(you)2.6%Cr-0.5%Mo鋼的(de)腐蝕(shi)(shi)率(lv)低，而且(qie)腐蝕(shi)(shi)的(de)增加與時間呈(cheng)直線關系。雖(sui)然腐蝕(shi)(shi)率(lv)小(xiao)(xiao)但(dan)腐蝕(shi)(shi)速度大致(zhi)一定，而且(qie)比碳(tan)素鋼的(de)斜率(lv)小(xiao)(xiao)，這一點(dian)是不可想(xiang)像(xiang)的(de)。
著名的 Uhlig的教科(ke)書(shu)《Corrosion and Corrosion Control》于1963年(nian)出版，雖(sui)然于1971年(nian)及1985年(nian)進(jin)行(xing)(xing)了修訂［33],可(ke)是書(shu)中沒有(you)有(you)關對海水(shui)等天然水(shui)對添加少量(liang)合金(jin)元素(su)鋼(gang)進(jin)行(xing)(xing)試驗(yan)并(bing)有(you)效果(guo)的記錄。
書中說：“·····pH值在4~10之間(jian)，只要通過控(kong)制表(biao)面氧(yang)化物(wu)層（銹(xiu)）的(de)(de)(de)氧(yang)的(de)(de)(de)擴散，即(ji)使改變鋼(gang)的(de)(de)(de)組(zu)(zu)成或(huo)(huo)(huo)熱處(chu)理，或(huo)(huo)(huo)者進行(xing)冷加工、退火，如(ru)果(guo)作為銹(xiu)的(de)(de)(de)擴散障壁的(de)(de)(de)性質不發生變化的(de)(de)(de)話，則與腐(fu)(fu)蝕特(te)性沒有關系。”“．．．．．鐵或(huo)(huo)(huo)鋼(gang)的(de)(de)(de)組(zu)(zu)成在通常市售(shou)的(de)(de)(de)碳素鋼(gang)或(huo)(huo)(huo)低合金鋼(gang)的(de)(de)(de)組(zu)(zu)成范(fan)圍(wei)內，對天(tian)然水或(huo)(huo)(huo)土壤所(suo)引起(qi)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕率沒有實質的(de)(de)(de)影響。”［根據日文版(ban)“腐(fu)(fu)蝕反應及(ji)其控(kong)制”（第3版(ban)）］
Uhlig在(zai)該(gai)教科書中就(jiu)鐵和鋼(gang)的(de)腐(fu)蝕做了如下的(de)敘(xu)述：“在(zai)水中空氣飽(bao)和時，初期的(de)腐(fu)蝕速度約達到0.46mm/年（10gmd).數日后生(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)氧化鐵（銹）形成(cheng)(cheng)氧的(de)擴散(san)(san)障壁(bi)(bi)，隨(sui)著擴散(san)(san)障壁(bi)(bi)的(de)形成(cheng)(cheng)，腐(fu)蝕速度減慢。穩定(ding)狀態下的(de)腐(fu)蝕速度是0.05~0.12mm/年（1.0~2.5 gmd),··.....”因(yin)此認(ren)為銹的(de)擴散(san)(san)障壁(bi)(bi)作用在(zai)數日間達到飽(bao)和。根據每天一(yi)次擦掉(diao)位于水中鋼(gang)表面一(yi)部分(fen)(fen)銹時，該(gai)部分(fen)(fen)腐(fu)蝕就(jiu)會加(jia)深的(de)事實也(ye)可(ke)以知道，連(lian)碳素(su)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。
松島(dao)等用碳素鋼及含有(you)(you)1%、2%、3%Cr鋼的試(shi)(shi)驗(yan)材制成(cheng)50mmx50mmx4mm的試(shi)(shi)片，在15天的人工海水浸泡中(zhong)腐(fu)(fu)蝕(shi)量(liang)隨(sui)著鉻量(liang)的增(zeng)加大幅度(du)降低(di)(di)（3%Cr鋼只有(you)(you)碳素鋼的75%);然而把表面的3/4鍍銅后(hou)進行(xing)同樣的試(shi)(shi)驗(yan)時，由于(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)量(liang)全都大致相同,因此(ci)證明含鉻鋼腐(fu)(fu)蝕(shi)速度(du)小(xiao)的原(yuan)因是由于(yu)銹層的存在降低(di)(di)了(le)陰(yin)極反應速度(du)。
但是，還不(bu)能(neng)區別其原因的是，通過銹(xiu)層氧的擴散(san)是受(shou)到抑(yi)制，還是由于銹(xiu)層表(biao)面引起氧的還原而(er)降低(di)了它的擴散(san)速度(du)。因此，在經(jing)過15天腐(fu)蝕的各試片上(shang)加入(ru)流動的溶液，以研究電位的上(shang)升。根據(ju)碳素鋼的電位上(shang)升到35mV,而(er)3%Cr鋼只有9mV的事(shi)實，認為在含鉻鋼上(shang)通過銹(xiu)層的氧的擴散(san)速度(du)不(bu)同。
他們在水溶液中(zhong)把生銹的(de)(de)鋼進行(xing)腐蝕時，設銹層的(de)(de)厚度為δ1,溶液中(zhong)氧的(de)(de)擴散層厚度為δ2,氧的(de)(de)體積濃(nong)度為Co、銹層表(biao)面濃(nong)度為C、鋼表(biao)面上為0時，則氧的(de)(de)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。
通過這些研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，搞清(qing)楚了添加鉻可提高(gao)鋼在(zai)海水中(zhong)耐(nai)蝕(shi)性的(de)(de)機(ji)理是(shi)其(qi)增強了在(zai)銹(xiu)(xiu)層中(zhong)作為氧的(de)(de)擴(kuo)散(san)障壁的(de)(de)性質，并(bing)且，其(qi)效果在(zai)腐(fu)蝕(shi)－時(shi)間曲(qu)線沒有出現(xian)(xian)彎曲(qu)，而(er)且對幾乎從開始按直線增加的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)量(liang)的(de)(de)斜率變小這一現(xian)(xian)象已經大體解(jie)釋(shi)清(qing)楚。但是(shi)遺憾的(de)(de)是(shi)相關(guan)(guan)的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)少(shao)，并(bing)且討論的(de)(de)機(ji)會也(ye)少(shao)，缺少(shao)多人(ren)充分的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)結果。關(guan)(guan)于對海水環境(jing)生成(cheng)銹(xiu)(xiu)層的(de)(de)結構的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)或者在(zai)該環境(jing)下(xia)的(de)(de)合金元素影響的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)，如以(yi)下(xia)所(suo)敘述的(de)(de)那樣也(ye)非常少(shao)。
