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(ban)認為在海水中鋼(gang)生成的銹層不太有保護性。其最(zui)大理由是腐蝕量-暴曬時間的關(guan)系幾乎(hu)是直線關(guan)系。
1920年，英國的(de)土木學會（Institute of Civil Engineering)在Auckland(New Zealand)、Colombo(當時的(de) Ceylon)、Halifax(Cana-da)以及Plymouth(England)進(jin)行(xing)了為期5年、10年、15年的(de)碳素(su)鋼海水浸泡試驗(yan)，腐(fu)蝕程(cheng)度大(da)致(zhi)與試驗(yan)時間成(cheng)正(zheng)比(bi)。
Larrabee針對結構(gou)鋼(gang)在(zai)Kure Beach 所進行的(de)(de)(de)(de)為期4.5年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)試(shi)驗表明(ming)，腐蝕(shi)速(su)(su)度(du)(du)幾乎是(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)，為0.08~0.13mm/年(nian)(nian)(nian)（3~5mpy).并且，對鋼(gang)樁為期23.6年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)調查［28]表明(ming)，海水(shui)中鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)速(su)(su)度(du)(du)在(zai)最初(chu)的(de)(de)(de)(de)20年(nian)(nian)(nian)間(jian)(jian)約0.05mm/年(nian)(nian)(nian)（2mpy),更好的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)0.03mm/年(nian)(nian)(nian)（1mpy),隨著時(shi)間(jian)(jian)延長腐蝕(shi)速(su)(su)度(du)(du)雖有下降(jiang)，但變(bian)化不大。前面(mian)所敘述的(de)(de)(de)(de)在(zai)著名的(de)(de)(de)(de)巴拿馬(ma)運河進行的(de)(de)(de)(de)為期16年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)試(shi)驗結果是(shi)(shi)(shi)，碳素(su)鋼(gang)腐蝕(shi)速(su)(su)度(du)(du)在(zai)最初(chu)的(de)(de)(de)(de)1年(nian)(nian)(nian)是(shi)(shi)(shi)0.15mm/年(nian)(nian)(nian)（5.8mpy),在(zai)第16年(nian)(nian)(nian)變(bian)成0.07mm/年(nian)(nian)(nian)（2.7mpy)的(de)(de)(de)(de)穩定(ding)值，然而這期間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)平均腐蝕(shi)速(su)(su)度(du)(du)是(shi)(shi)(shi)0.07mm/年(nian)(nian)(nian)（2.8mpy),腐蝕(shi)量(liang)一(yi)(yi)暴露(lu)時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)坐標圖在(zai)外觀上看完(wan)全是(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)條直線(xian)。
含有2%~3%的(de)(de)鉻或者(zhe)Cr+Al的(de)(de)鋼(gang)在海水(shui)中降(jiang)低腐蝕(shi)的(de)(de)數(shu)據(ju)，在很(hen)早(zao)以(yi)前先后被Herzog(1936年(nian)(nian)）、La Que (1942年(nian)(nian)）、Hudson (1950年(nian)(nian)）、Gillet[31](1936年(nian)(nian)）、Larrabee(1953年(nian)(nian)）等發表了(le)。其中作(zuo)為長期求(qiu)出的(de)(de)數(shu)據(ju)，若根據(ju)Larrabee用1.5年(nian)(nian)、2.5年(nian)(nian)以(yi)及(ji)4.5年(nian)(nian)的(de)(de)試驗求(qiu)出的(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)結(jie)果，只(zhi)有2.6%Cr-0.5%Mo鋼(gang)的(de)(de)腐蝕(shi)率(lv)低，而且(qie)腐蝕(shi)的(de)(de)增加與時間呈直線關系。雖然(ran)腐蝕(shi)率(lv)小但(dan)腐蝕(shi)速度大致一定，而且(qie)比碳素鋼(gang)的(de)(de)斜率(lv)小，這一點是不可想像的(de)(de)。
著名(ming)的 Uhlig的教科書《Corrosion and Corrosion Control》于1963年出版，雖然于1971年及1985年進行(xing)了(le)修訂［33],可是(shi)書中(zhong)沒有有關對(dui)(dui)海水等天然水對(dui)(dui)添加少量合(he)金元素(su)鋼(gang)進行(xing)試(shi)驗并有效果的記錄。
書中說：“·····pH值在4~10之間(jian)，只要通過控制表面氧化物層（銹）的(de)(de)(de)(de)(de)氧的(de)(de)(de)(de)(de)擴散(san)，即使改變鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)組成(cheng)或(huo)熱處(chu)理，或(huo)者進(jin)行(xing)冷加工(gong)、退火，如果作(zuo)為銹的(de)(de)(de)(de)(de)擴散(san)障壁的(de)(de)(de)(de)(de)性質不發生變化的(de)(de)(de)(de)(de)話，則與腐(fu)蝕(shi)特(te)性沒(mei)有(you)(you)關(guan)系(xi)。”“．．．．．鐵或(huo)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)組成(cheng)在通常市售(shou)的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)或(huo)低(di)合(he)金鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)組成(cheng)范(fan)圍內(nei)，對天然水或(huo)土壤所引起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)率沒(mei)有(you)(you)實質的(de)(de)(de)(de)(de)影響。”［根(gen)據(ju)日文(wen)版“腐(fu)蝕(shi)反(fan)應及其(qi)控制”（第3版）］
Uhlig在(zai)該教科書中(zhong)就鐵和鋼(gang)的(de)腐(fu)(fu)蝕做(zuo)了如下的(de)敘述：“在(zai)水中(zhong)空氣(qi)飽和時(shi)，初期(qi)的(de)腐(fu)(fu)蝕速度約達(da)到0.46mm/年(nian)（10gmd).數(shu)日后生成(cheng)的(de)氧化(hua)鐵（銹(xiu)）形成(cheng)氧的(de)擴散(san)障壁(bi)(bi)，隨著擴散(san)障壁(bi)(bi)的(de)形成(cheng)，腐(fu)(fu)蝕速度減(jian)慢。穩定狀態下的(de)腐(fu)(fu)蝕速度是(shi)0.05~0.12mm/年(nian)（1.0~2.5 gmd),··.....”因此(ci)認為銹(xiu)的(de)擴散(san)障壁(bi)(bi)作(zuo)用(yong)在(zai)數(shu)日間達(da)到飽和。根據每天一次擦掉(diao)位于水中(zhong)鋼(gang)表面一部(bu)分銹(xiu)時(shi)，該部(bu)分腐(fu)(fu)蝕就會(hui)加深的(de)事實(shi)也(ye)(ye)可以知道，連碳素鋼(gang)的(de)銹(xiu)層也(ye)(ye)有保護作(zuo)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。
松島等用碳(tan)素鋼及含(han)有1%、2%、3%Cr鋼的(de)(de)試驗材(cai)制成50mmx50mmx4mm的(de)(de)試片(pian)，在15天的(de)(de)人工(gong)海(hai)水浸泡中腐(fu)蝕(shi)量(liang)隨(sui)著(zhu)鉻(ge)量(liang)的(de)(de)增加大幅度降低（3%Cr鋼只有碳(tan)素鋼的(de)(de)75%);然而把表面的(de)(de)3/4鍍銅(tong)后進行同樣(yang)的(de)(de)試驗時，由(you)于腐(fu)蝕(shi)量(liang)全都大致相同,因此證明(ming)含(han)鉻(ge)鋼腐(fu)蝕(shi)速度小的(de)(de)原因是由(you)于銹層的(de)(de)存在降低了陰極反應速度。
但是，還不(bu)能區別(bie)其原因的(de)是，通過銹層氧的(de)擴散(san)(san)是受到(dao)抑制，還是由(you)于銹層表面引起氧的(de)還原而(er)降低了(le)它的(de)擴散(san)(san)速(su)度。因此(ci)，在經過15天腐蝕(shi)的(de)各試片上(shang)(shang)(shang)加入流動的(de)溶液，以研(yan)究電(dian)位的(de)上(shang)(shang)(shang)升。根據碳素鋼(gang)的(de)電(dian)位上(shang)(shang)(shang)升到(dao)35mV,而(er)3%Cr鋼(gang)只有9mV的(de)事實，認(ren)為在含鉻鋼(gang)上(shang)(shang)(shang)通過銹層的(de)氧的(de)擴散(san)(san)速(su)度不(bu)同。
他們在水溶(rong)液中(zhong)把生銹(xiu)的(de)鋼進行腐蝕時，設銹(xiu)層的(de)厚(hou)度(du)(du)為(wei)δ1,溶(rong)液中(zhong)氧(yang)的(de)擴散層厚(hou)度(du)(du)為(wei)δ2,氧(yang)的(de)體積濃度(du)(du)為(wei)Co、銹(xiu)層表(biao)面濃度(du)(du)為(wei)C、鋼表(biao)面上(shang)為(wei)0時，則(ze)氧(yang)的(de)還原(yuan)電流i可(ke)用下(xia)式表(biao)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(guo)這(zhe)(zhe)些研(yan)(yan)究(jiu)，搞清楚(chu)了(le)添加鉻可提高鋼(gang)在(zai)海水(shui)中(zhong)耐蝕(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)機理是(shi)(shi)其增強了(le)在(zai)銹(xiu)層(ceng)中(zhong)作(zuo)為(wei)氧的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)散障壁的(de)(de)(de)(de)(de)性質，并且(qie)(qie)，其效果(guo)在(zai)腐(fu)蝕(shi)－時間(jian)曲線(xian)沒有出現(xian)彎曲，而且(qie)(qie)對(dui)幾乎從開始按直(zhi)線(xian)增加的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)斜率(lv)變小這(zhe)(zhe)一現(xian)象(xiang)已經大(da)體解釋(shi)清楚(chu)。但(dan)是(shi)(shi)遺憾的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)相關的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)少(shao)(shao)(shao)，并且(qie)(qie)討論的(de)(de)(de)(de)(de)機會也少(shao)(shao)(shao)，缺少(shao)(shao)(shao)多人充分的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)結果(guo)。關于對(dui)海水(shui)環境(jing)生成銹(xiu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)結構的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)或者(zhe)在(zai)該環境(jing)下的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金元素影(ying)響的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)，如以下所敘述的(de)(de)(de)(de)(de)那樣也非常(chang)少(shao)(shao)(shao)。
