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。
與此相反，一般認(ren)為在海水中鋼生成的(de)銹層不太有(you)保護性(xing)。其最大理由是腐蝕量(liang)-暴(bao)曬時(shi)間的(de)關(guan)系(xi)幾(ji)乎是直線關(guan)系(xi)。
1920年(nian)(nian)，英(ying)國的土木學會（Institute of Civil Engineering)在Auckland(New Zealand)、Colombo(當(dang)時(shi)的 Ceylon)、Halifax(Cana-da)以及Plymouth(England)進行了為期(qi)5年(nian)(nian)、10年(nian)(nian)、15年(nian)(nian)的碳素鋼(gang)海水浸泡試驗，腐蝕程度大致與(yu)試驗時(shi)間成正比。
Larrabee針對結構鋼在(zai)(zai)Kure Beach 所進(jin)(jin)行的(de)(de)(de)為(wei)期4.5年(nian)的(de)(de)(de)試(shi)驗表明，腐(fu)蝕速度(du)幾乎(hu)是(shi)一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)，為(wei)0.08~0.13mm/年(nian)（3~5mpy).并(bing)且，對鋼樁為(wei)期23.6年(nian)的(de)(de)(de)調查［28]表明，海(hai)水中鋼的(de)(de)(de)腐(fu)蝕速度(du)在(zai)(zai)最初(chu)的(de)(de)(de)20年(nian)間(jian)約0.05mm/年(nian)（2mpy),更好(hao)的(de)(de)(de)是(shi)0.03mm/年(nian)（1mpy),隨著(zhu)(zhu)時間(jian)延(yan)長腐(fu)蝕速度(du)雖有下降，但(dan)變(bian)化不大(da)。前面所敘(xu)述的(de)(de)(de)在(zai)(zai)著(zhu)(zhu)名的(de)(de)(de)巴拿馬運河進(jin)(jin)行的(de)(de)(de)為(wei)期16年(nian)的(de)(de)(de)試(shi)驗結果是(shi)，碳(tan)素(su)鋼腐(fu)蝕速度(du)在(zai)(zai)最初(chu)的(de)(de)(de)1年(nian)是(shi)0.15mm/年(nian)（5.8mpy),在(zai)(zai)第16年(nian)變(bian)成(cheng)0.07mm/年(nian)（2.7mpy)的(de)(de)(de)穩定值，然而這期間(jian)的(de)(de)(de)平均腐(fu)蝕速度(du)是(shi)0.07mm/年(nian)（2.8mpy),腐(fu)蝕量一(yi)(yi)暴(bao)露時間(jian)的(de)(de)(de)坐(zuo)標(biao)圖在(zai)(zai)外觀上看完全是(shi)一(yi)(yi)條直線。
含有2%~3%的(de)(de)(de)(de)鉻或者Cr+Al的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)在海水中降(jiang)低腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)，在很早(zao)以(yi)前先(xian)后(hou)被Herzog(1936年(nian)）、La Que (1942年(nian)）、Hudson (1950年(nian)）、Gillet[31](1936年(nian)）、Larrabee(1953年(nian)）等發表了。其中作為長期(qi)求(qiu)出的(de)(de)(de)(de)數(shu)據(ju)，若根據(ju)Larrabee用1.5年(nian)、2.5年(nian)以(yi)及4.5年(nian)的(de)(de)(de)(de)試驗求(qiu)出的(de)(de)(de)(de)2.6%Cr-0.5%Mo、0.8%Cu-1.8%Ni-0.2%Cr、COR-TEN 和碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)結果，只有2.6%Cr-0.5%Mo鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕率(lv)低，而且(qie)腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)增加與時(shi)間呈直線(xian)關系。雖(sui)然腐(fu)(fu)(fu)蝕率(lv)小(xiao)但(dan)腐(fu)(fu)(fu)蝕速度大(da)致一(yi)定，而且(qie)比碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)斜率(lv)小(xiao)，這一(yi)點是不可想像(xiang)的(de)(de)(de)(de)。
著(zhu)名的(de) Uhlig的(de)教科書《Corrosion and Corrosion Control》于(yu)1963年出(chu)版，雖然(ran)于(yu)1971年及1985年進(jin)行(xing)了修訂［33],可是書中沒有有關(guan)對海水(shui)(shui)等(deng)天然(ran)水(shui)(shui)對添加少量合金元素鋼進(jin)行(xing)試(shi)驗并有效果(guo)的(de)記錄。
書中說(shuo)：“·····pH值(zhi)在(zai)4~10之(zhi)間，只要通過控制表面氧化物層（銹）的(de)(de)(de)氧的(de)(de)(de)擴散，即使改變鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)或(huo)(huo)熱處理，或(huo)(huo)者進行(xing)冷(leng)加(jia)工、退火，如果作為銹的(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(yu)腐蝕特性沒(mei)有關系。”“．．．．．鐵或(huo)(huo)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)在(zai)通常市售的(de)(de)(de)碳(tan)素鋼(gang)(gang)或(huo)(huo)低合金(jin)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)組(zu)成(cheng)范圍內，對天然水或(huo)(huo)土壤所引起(qi)的(de)(de)(de)腐蝕率(lv)沒(mei)有實質的(de)(de)(de)影響。”［根據日文版“腐蝕反應及(ji)其控制”（第3版）］
Uhlig在該教科書中就鐵和(he)(he)(he)鋼的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)做(zuo)了如下的(de)(de)敘述：“在水中空氣飽(bao)和(he)(he)(he)時，初期的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)度約達(da)到0.46mm/年(nian)（10gmd).數日(ri)后(hou)生成的(de)(de)氧化鐵（銹(xiu)(xiu)）形成氧的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)障(zhang)壁(bi)，隨(sui)著擴(kuo)(kuo)散(san)障(zhang)壁(bi)的(de)(de)形成，腐(fu)蝕(shi)速(su)度減慢。穩定(ding)狀態下的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)度是0.05~0.12mm/年(nian)（1.0~2.5 gmd),··.....”因此認為銹(xiu)(xiu)的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)障(zhang)壁(bi)作用在數日(ri)間達(da)到飽(bao)和(he)(he)(he)。根據每天一次擦掉(diao)位于水中鋼表面一部分(fen)銹(xiu)(xiu)時，該部分(fen)腐(fu)蝕(shi)就會(hui)加(jia)深(shen)的(de)(de)事(shi)實也可以知道，連碳素鋼的(de)(de)銹(xiu)(xiu)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。
松島等用(yong)碳素鋼(gang)及含(han)有(you)(you)1%、2%、3%Cr鋼(gang)的(de)試(shi)驗(yan)材制成50mmx50mmx4mm的(de)試(shi)片，在15天的(de)人工海水(shui)浸泡中(zhong)腐蝕(shi)量隨著(zhu)鉻量的(de)增加大幅度(du)降低(di)（3%Cr鋼(gang)只(zhi)有(you)(you)碳素鋼(gang)的(de)75%);然而把表面的(de)3/4鍍銅后進行同(tong)樣的(de)試(shi)驗(yan)時(shi)，由(you)于腐蝕(shi)量全(quan)都大致相(xiang)同(tong),因此(ci)證明含(han)鉻鋼(gang)腐蝕(shi)速(su)度(du)小的(de)原因是由(you)于銹層的(de)存在降低(di)了(le)陰(yin)極(ji)反應速(su)度(du)。
但(dan)是，還不(bu)能區別其原因(yin)(yin)的(de)(de)(de)(de)是，通過(guo)銹層(ceng)氧的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)是受到抑(yi)制(zhi)，還是由(you)于銹層(ceng)表面引起(qi)氧的(de)(de)(de)(de)還原而(er)降低了它的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)速度。因(yin)(yin)此，在經過(guo)15天腐蝕的(de)(de)(de)(de)各試(shi)片上(shang)(shang)加入流動的(de)(de)(de)(de)溶(rong)液，以研究電位的(de)(de)(de)(de)上(shang)(shang)升。根據碳(tan)素鋼的(de)(de)(de)(de)電位上(shang)(shang)升到35mV,而(er)3%Cr鋼只有9mV的(de)(de)(de)(de)事實，認(ren)為(wei)在含鉻鋼上(shang)(shang)通過(guo)銹層(ceng)的(de)(de)(de)(de)氧的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)速度不(bu)同。
他們在水溶(rong)液中把生(sheng)銹的鋼(gang)進行腐蝕時(shi)，設銹層(ceng)的厚(hou)度為(wei)δ1,溶(rong)液中氧(yang)的擴散層(ceng)厚(hou)度為(wei)δ2,氧(yang)的體積濃度為(wei)Co、銹層(ceng)表(biao)面濃度為(wei)C、鋼(gang)表(biao)面上為(wei)0時(shi)，則氧(yang)的還原電流i可用下(xia)式(shi)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)，搞清(qing)楚了添加鉻可提高鋼在(zai)海(hai)(hai)水中(zhong)耐(nai)蝕性(xing)的(de)(de)機理是(shi)其增強了在(zai)銹層(ceng)中(zhong)作為氧(yang)的(de)(de)擴散障(zhang)壁(bi)的(de)(de)性(xing)質，并且(qie)(qie)，其效(xiao)果在(zai)腐蝕－時間(jian)曲線(xian)沒(mei)有出現(xian)彎曲，而且(qie)(qie)對幾乎從開始(shi)按直線(xian)增加的(de)(de)腐蝕量(liang)的(de)(de)斜率變(bian)小這一現(xian)象(xiang)已(yi)經大(da)體解釋清(qing)楚。但是(shi)遺憾的(de)(de)是(shi)相關的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)少(shao)，并且(qie)(qie)討論的(de)(de)機會也少(shao)，缺(que)少(shao)多(duo)人充分的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)結果。關于對海(hai)(hai)水環境生成銹層(ceng)的(de)(de)結構的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)或者在(zai)該(gai)環境下(xia)(xia)的(de)(de)合金元(yuan)素影(ying)響的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)，如以下(xia)(xia)所敘述的(de)(de)那樣也非常少(shao)。
