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(shui)中(zhong)鋼生成的(de)銹(xiu)層不太(tai)有保護性。其最大理由是腐(fu)蝕(shi)量-暴曬時間的(de)關系(xi)幾乎是直線關系(xi)。
1920年(nian)(nian)，英國的(de)土(tu)木學會(hui)（Institute of Civil Engineering)在(zai)Auckland(New Zealand)、Colombo(當時的(de) Ceylon)、Halifax(Cana-da)以及Plymouth(England)進行了為期5年(nian)(nian)、10年(nian)(nian)、15年(nian)(nian)的(de)碳素(su)鋼海水浸(jin)泡試驗，腐(fu)蝕程(cheng)度(du)大(da)致與試驗時間成(cheng)正(zheng)比。
Larrabee針對(dui)結構鋼在(zai)(zai)Kure Beach 所進(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de)為(wei)期4.5年(nian)的(de)(de)(de)(de)試驗(yan)表(biao)明(ming)，腐蝕速(su)度(du)幾乎是一定的(de)(de)(de)(de)，為(wei)0.08~0.13mm/年(nian)（3~5mpy).并且，對(dui)鋼樁為(wei)期23.6年(nian)的(de)(de)(de)(de)調查(cha)［28]表(biao)明(ming)，海水(shui)中鋼的(de)(de)(de)(de)腐蝕速(su)度(du)在(zai)(zai)最(zui)初的(de)(de)(de)(de)20年(nian)間(jian)(jian)約0.05mm/年(nian)（2mpy),更好的(de)(de)(de)(de)是0.03mm/年(nian)（1mpy),隨(sui)著時(shi)間(jian)(jian)延長腐蝕速(su)度(du)雖有(you)下降(jiang)，但變化不(bu)大。前面(mian)所敘述的(de)(de)(de)(de)在(zai)(zai)著名的(de)(de)(de)(de)巴拿馬運河進(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de)為(wei)期16年(nian)的(de)(de)(de)(de)試驗(yan)結果(guo)是，碳素鋼腐蝕速(su)度(du)在(zai)(zai)最(zui)初的(de)(de)(de)(de)1年(nian)是0.15mm/年(nian)（5.8mpy),在(zai)(zai)第(di)16年(nian)變成0.07mm/年(nian)（2.7mpy)的(de)(de)(de)(de)穩定值(zhi)，然而這期間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)平均(jun)腐蝕速(su)度(du)是0.07mm/年(nian)（2.8mpy),腐蝕量一暴露時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)坐標圖在(zai)(zai)外(wai)觀上看完全(quan)是一條直線。
含有2%~3%的(de)(de)(de)鉻(ge)或(huo)者Cr+Al的(de)(de)(de)鋼(gang)在(zai)海水(shui)中降低腐(fu)蝕的(de)(de)(de)數(shu)據，在(zai)很早(zao)以前先后被Herzog(1936年(nian)）、La Que (1942年(nian)）、Hudson (1950年(nian)）、Gillet[31](1936年(nian)）、Larrabee(1953年(nian)）等發表了(le)。其中作為長期求(qiu)出的(de)(de)(de)數(shu)據，若(ruo)根(gen)據Larrabee用1.5年(nian)、2.5年(nian)以及4.5年(nian)的(de)(de)(de)試(shi)驗求(qiu)出的(de)(de)(de)2.6%Cr-0.5%Mo、0.8%Cu-1.8%Ni-0.2%Cr、COR-TEN 和(he)碳素(su)鋼(gang)的(de)(de)(de)結果，只有2.6%Cr-0.5%Mo鋼(gang)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕率(lv)低，而(er)且腐(fu)蝕的(de)(de)(de)增加與(yu)時(shi)間(jian)呈直線關系。雖(sui)然腐(fu)蝕率(lv)小但腐(fu)蝕速(su)度大致一定，而(er)且比碳素(su)鋼(gang)的(de)(de)(de)斜率(lv)小，這一點是不可想(xiang)像(xiang)的(de)(de)(de)。
著名的(de)(de) Uhlig的(de)(de)教(jiao)科書《Corrosion and Corrosion Control》于1963年出版(ban)，雖然(ran)于1971年及(ji)1985年進(jin)行了修訂［33],可是書中沒(mei)有(you)(you)有(you)(you)關(guan)對海水等天然(ran)水對添(tian)加(jia)少量(liang)合金(jin)元(yuan)素鋼進(jin)行試驗并有(you)(you)效果的(de)(de)記(ji)錄。
書中說：“·····pH值在4~10之間，只要通(tong)過控制(zhi)表面氧化物(wu)層（銹）的(de)(de)(de)氧的(de)(de)(de)擴散，即使改變鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)組成(cheng)或(huo)熱處理，或(huo)者進(jin)行冷加工、退火，如果作為銹的(de)(de)(de)擴散障壁的(de)(de)(de)性(xing)質不(bu)發生變化的(de)(de)(de)話(hua)，則與腐蝕特(te)性(xing)沒有關(guan)系(xi)。”“．．．．．鐵(tie)或(huo)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)組成(cheng)在通(tong)常(chang)市售的(de)(de)(de)碳素鋼(gang)(gang)(gang)或(huo)低合金鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)組成(cheng)范圍(wei)內(nei)，對天然水或(huo)土壤所引起的(de)(de)(de)腐蝕率沒有實質的(de)(de)(de)影響。”［根據日文(wen)版“腐蝕反應及其控制(zhi)”（第(di)3版）］
Uhlig在(zai)該教科書中(zhong)就鐵(tie)和(he)鋼的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)做(zuo)了如下(xia)的(de)敘述：“在(zai)水中(zhong)空氣飽和(he)時，初期(qi)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速度(du)約達(da)到0.46mm/年（10gmd).數日后生成(cheng)的(de)氧化鐵(tie)（銹(xiu)）形(xing)成(cheng)氧的(de)擴(kuo)散障(zhang)(zhang)壁，隨著擴(kuo)散障(zhang)(zhang)壁的(de)形(xing)成(cheng)，腐(fu)(fu)蝕(shi)速度(du)減慢。穩定狀(zhuang)態下(xia)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速度(du)是0.05~0.12mm/年（1.0~2.5 gmd),··.....”因此認為銹(xiu)的(de)擴(kuo)散障(zhang)(zhang)壁作(zuo)(zuo)用(yong)在(zai)數日間(jian)達(da)到飽和(he)。根據(ju)每天一次擦掉位于水中(zhong)鋼表面(mian)一部(bu)分銹(xiu)時，該部(bu)分腐(fu)(fu)蝕(shi)就會(hui)加深的(de)事實也可以知道，連碳(tan)素(su)鋼的(de)銹(xiu)層也有保護作(zuo)(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(deng)用碳(tan)素鋼及含有1%、2%、3%Cr鋼的(de)試驗材制成50mmx50mmx4mm的(de)試片，在15天的(de)人(ren)工海水浸泡中腐蝕量(liang)隨著鉻(ge)量(liang)的(de)增加大幅度(du)降低（3%Cr鋼只有碳(tan)素鋼的(de)75%);然而把表面的(de)3/4鍍銅后進行同(tong)樣(yang)的(de)試驗時，由于(yu)腐蝕量(liang)全都大致(zhi)相同(tong),因此證明含鉻(ge)鋼腐蝕速(su)度(du)小的(de)原因是由于(yu)銹層(ceng)的(de)存(cun)在降低了陰極反(fan)應速(su)度(du)。
但是，還(huan)不(bu)(bu)能區別其原因(yin)的(de)是，通(tong)過(guo)銹層氧的(de)擴(kuo)散是受到(dao)抑制，還(huan)是由于(yu)銹層表面引起(qi)氧的(de)還(huan)原而降低(di)了它的(de)擴(kuo)散速度。因(yin)此(ci)，在經過(guo)15天腐蝕的(de)各試片上(shang)加(jia)入流動的(de)溶(rong)液，以研究(jiu)電位的(de)上(shang)升。根據(ju)碳素鋼的(de)電位上(shang)升到(dao)35mV,而3%Cr鋼只有9mV的(de)事實，認為在含鉻鋼上(shang)通(tong)過(guo)銹層的(de)氧的(de)擴(kuo)散速度不(bu)(bu)同。
他們在水溶液(ye)中(zhong)(zhong)把生銹的(de)鋼進行腐蝕時(shi)，設銹層(ceng)的(de)厚度(du)(du)為(wei)(wei)δ1,溶液(ye)中(zhong)(zhong)氧的(de)擴散(san)層(ceng)厚度(du)(du)為(wei)(wei)δ2,氧的(de)體積濃度(du)(du)為(wei)(wei)Co、銹層(ceng)表面濃度(du)(du)為(wei)(wei)C、鋼表面上(shang)為(wei)(wei)0時(shi)，則氧的(de)還原電(dian)流i可用下式表示：
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(tong)過這些研(yan)究，搞清楚了添加鉻可(ke)提(ti)高(gao)鋼(gang)在海水(shui)中耐蝕性的(de)(de)機(ji)理是(shi)其增強了在銹層(ceng)中作為氧的(de)(de)擴散障壁(bi)的(de)(de)性質，并(bing)(bing)且(qie)，其效果在腐(fu)蝕－時間曲(qu)線沒(mei)有出現彎曲(qu)，而且(qie)對(dui)幾乎從(cong)開(kai)始(shi)按直(zhi)線增加的(de)(de)腐(fu)蝕量的(de)(de)斜率變小這一現象已經(jing)大體(ti)解釋清楚。但是(shi)遺憾(han)的(de)(de)是(shi)相關(guan)的(de)(de)研(yan)究少，并(bing)(bing)且(qie)討論(lun)的(de)(de)機(ji)會也(ye)少，缺少多人充(chong)分的(de)(de)研(yan)究結(jie)果。關(guan)于對(dui)海水(shui)環境生成銹層(ceng)的(de)(de)結(jie)構的(de)(de)研(yan)究或者(zhe)在該環境下(xia)的(de)(de)合金元素影響的(de)(de)研(yan)究，如以下(xia)所敘(xu)述的(de)(de)那樣(yang)也(ye)非常少。
