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(fan)，一般認為在海水中鋼生成的(de)銹(xiu)層不太有保(bao)護(hu)性(xing)。其(qi)最大理(li)由是腐蝕量-暴曬(shai)時間的(de)關系(xi)幾(ji)乎是直(zhi)線關系(xi)。
1920年(nian)，英(ying)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(yi)及(ji)Plymouth(England)進行(xing)了為期(qi)5年(nian)、10年(nian)、15年(nian)的(de)碳素(su)鋼海水浸泡試(shi)驗，腐(fu)蝕程(cheng)度大致與試(shi)驗時間(jian)成(cheng)正(zheng)比。
Larrabee針對結構鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)Kure Beach 所進行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)為(wei)(wei)(wei)期(qi)4.5年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)驗表(biao)明(ming)，腐(fu)蝕速(su)(su)(su)度(du)(du)幾乎是(shi)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，為(wei)(wei)(wei)0.08~0.13mm/年(nian)(nian)（3~5mpy).并且，對鋼(gang)(gang)樁(zhuang)為(wei)(wei)(wei)期(qi)23.6年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)調查［28]表(biao)明(ming)，海(hai)水中鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕速(su)(su)(su)度(du)(du)在(zai)(zai)最初的(de)(de)(de)(de)(de)(de)20年(nian)(nian)間約0.05mm/年(nian)(nian)（2mpy),更好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)0.03mm/年(nian)(nian)（1mpy),隨著時間延長腐(fu)蝕速(su)(su)(su)度(du)(du)雖有(you)下降(jiang)，但變化(hua)不大。前面(mian)所敘述的(de)(de)(de)(de)(de)(de)在(zai)(zai)著名的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巴(ba)拿馬運河進行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)為(wei)(wei)(wei)期(qi)16年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)驗結果(guo)是(shi)，碳(tan)素鋼(gang)(gang)腐(fu)蝕速(su)(su)(su)度(du)(du)在(zai)(zai)最初的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1年(nian)(nian)是(shi)0.15mm/年(nian)(nian)（5.8mpy),在(zai)(zai)第16年(nian)(nian)變成0.07mm/年(nian)(nian)（2.7mpy)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)值，然而這期(qi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平均腐(fu)蝕速(su)(su)(su)度(du)(du)是(shi)0.07mm/年(nian)(nian)（2.8mpy),腐(fu)蝕量一(yi)暴露時間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)坐標圖在(zai)(zai)外觀上看完全(quan)是(shi)一(yi)條直線。
含有(you)2%~3%的(de)(de)(de)鉻(ge)或者Cr+Al的(de)(de)(de)鋼(gang)在(zai)海水中降低(di)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)數(shu)據，在(zai)很早以(yi)前先后被Herzog(1936年）、La Que (1942年）、Hudson (1950年）、Gillet[31](1936年）、Larrabee(1953年）等發(fa)表了(le)。其中作為長期求出的(de)(de)(de)數(shu)據，若根據Larrabee用1.5年、2.5年以(yi)及4.5年的(de)(de)(de)試驗求出的(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)結果，只有(you)2.6%Cr-0.5%Mo鋼(gang)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕率(lv)低(di)，而且(qie)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)與時間呈直(zhi)線關系(xi)。雖然腐(fu)蝕率(lv)小(xiao)但腐(fu)蝕速度(du)大致一(yi)定，而且(qie)比碳素鋼(gang)的(de)(de)(de)斜率(lv)小(xiao)，這(zhe)一(yi)點是不可(ke)想像(xiang)的(de)(de)(de)。
著(zhu)名的(de) Uhlig的(de)教科書(shu)《Corrosion and Corrosion Control》于(yu)1963年出版，雖然于(yu)1971年及1985年進行(xing)了修訂(ding)［33],可(ke)是書(shu)中沒(mei)有有關(guan)對海(hai)水等天(tian)然水對添(tian)加少(shao)量合(he)金元(yuan)素鋼進行(xing)試驗并有效果的(de)記錄。
書(shu)中說：“·····pH值在(zai)4~10之間，只(zhi)要通過控(kong)制表面氧化物(wu)層(ceng)（銹(xiu)）的(de)(de)(de)(de)氧的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)，即(ji)使改變鋼的(de)(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)或熱處理，或者進行冷(leng)加工、退火，如果作為銹(xiu)的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)障壁的(de)(de)(de)(de)性質不發(fa)生變化的(de)(de)(de)(de)話，則與腐蝕特性沒有關系(xi)。”“．．．．．鐵(tie)或鋼的(de)(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)在(zai)通常市售的(de)(de)(de)(de)碳(tan)素鋼或低合金鋼的(de)(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)范(fan)圍內(nei)，對天然水或土壤所(suo)引起的(de)(de)(de)(de)腐蝕率沒有實(shi)質的(de)(de)(de)(de)影響。”［根(gen)據日文版“腐蝕反應及其控(kong)制”（第(di)3版）］
Uhlig在該教科書中就鐵(tie)和鋼的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)做了如下的(de)(de)(de)敘述：“在水中空(kong)氣飽和時(shi)，初期(qi)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速度(du)約達到0.46mm/年（10gmd).數(shu)日(ri)后生成的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)鐵(tie)（銹）形成氧(yang)的(de)(de)(de)擴散(san)障(zhang)(zhang)壁，隨著(zhu)擴散(san)障(zhang)(zhang)壁的(de)(de)(de)形成，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速度(du)減慢。穩定狀態下的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速度(du)是0.05~0.12mm/年（1.0~2.5 gmd),··.....”因(yin)此認為銹的(de)(de)(de)擴散(san)障(zhang)(zhang)壁作(zuo)用在數(shu)日(ri)間(jian)達到飽和。根(gen)據每天一次(ci)擦掉(diao)位于水中鋼表面一部分銹時(shi)，該部分腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)就會加深的(de)(de)(de)事實也可以知道(dao)，連碳素鋼的(de)(de)(de)銹層(ceng)也有保護作(zuo)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。
松島等用碳(tan)素鋼(gang)及含有1%、2%、3%Cr鋼(gang)的(de)(de)試驗材制(zhi)成(cheng)50mmx50mmx4mm的(de)(de)試片，在15天的(de)(de)人工(gong)海(hai)水浸泡中腐(fu)蝕量隨著鉻量的(de)(de)增(zeng)加大幅度降低（3%Cr鋼(gang)只有碳(tan)素鋼(gang)的(de)(de)75%);然(ran)而(er)把表面的(de)(de)3/4鍍銅后(hou)進行同樣的(de)(de)試驗時(shi)，由于腐(fu)蝕量全都大致(zhi)相同,因此證明(ming)含鉻鋼(gang)腐(fu)蝕速(su)度小的(de)(de)原因是由于銹層的(de)(de)存在降低了(le)陰極反應速(su)度。
但是(shi)(shi)，還不能區別其(qi)原因的(de)是(shi)(shi)，通(tong)過(guo)(guo)(guo)銹(xiu)(xiu)層氧的(de)擴散(san)是(shi)(shi)受(shou)到抑制(zhi)，還是(shi)(shi)由于銹(xiu)(xiu)層表(biao)面引起氧的(de)還原而降低了它的(de)擴散(san)速(su)度。因此，在經過(guo)(guo)(guo)15天腐蝕的(de)各試(shi)片(pian)上(shang)加入流動的(de)溶液，以研究(jiu)電位(wei)的(de)上(shang)升。根據碳素鋼(gang)的(de)電位(wei)上(shang)升到35mV,而3%Cr鋼(gang)只有9mV的(de)事實，認為在含(han)鉻鋼(gang)上(shang)通(tong)過(guo)(guo)(guo)銹(xiu)(xiu)層的(de)氧的(de)擴散(san)速(su)度不同。
他們(men)在(zai)水溶(rong)液(ye)中把(ba)生銹的(de)鋼進(jin)行腐蝕時，設銹層(ceng)的(de)厚度為(wei)(wei)(wei)δ1,溶(rong)液(ye)中氧(yang)的(de)擴散層(ceng)厚度為(wei)(wei)(wei)δ2,氧(yang)的(de)體積(ji)濃度為(wei)(wei)(wei)Co、銹層(ceng)表(biao)面濃度為(wei)(wei)(wei)C、鋼表(biao)面上為(wei)(wei)(wei)0時，則氧(yang)的(de)還(huan)原電(dian)流i可用(yong)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(xie)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)，搞清楚了添加(jia)鉻可提(ti)高(gao)鋼在海水中耐蝕性(xing)的(de)機(ji)理(li)是(shi)其增強了在銹(xiu)層(ceng)中作為(wei)氧的(de)擴散障壁的(de)性(xing)質，并且，其效果在腐蝕－時間曲線沒有(you)出現(xian)彎(wan)曲，而且對幾(ji)乎從開始(shi)按(an)直線增加(jia)的(de)腐蝕量的(de)斜率變小(xiao)這一現(xian)象已經大體(ti)解釋清楚。但是(shi)遺憾的(de)是(shi)相關的(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)少(shao)，并且討論的(de)機(ji)會(hui)也少(shao)，缺少(shao)多人充分的(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)結果。關于對海水環境(jing)生成銹(xiu)層(ceng)的(de)結構(gou)的(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)或者在該環境(jing)下(xia)的(de)合金元素(su)影響的(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)，如(ru)以下(xia)所(suo)敘述的(de)那樣也非常少(shao)。
