在海水環(huán)境中，均質(zhì)鋼的局部腐蝕所生成的并不一定是典型的孔蝕，然而仿效多數(shù)人的說法，在這里仍稱這種腐蝕為孔蝕。作為海水中降低腐蝕最有效的合金元素鉻是否由于場(chǎng)合不同而加深了孔蝕？使人得到這一印象的最初的數(shù)據(jù)，我想是來自于1940年Hudson進(jìn)行的幾個(gè)海水暴露試驗(yàn)中在Plymouth所進(jìn)行的為期7個(gè)月的試驗(yàn)。如已經(jīng)敘述的那樣，該試驗(yàn)使用的30種鋼中，實(shí)際上具有比碳素鋼腐蝕率低的鋼只有3種［（2.1%~3.7%)Cr-(0.2%~1.3%)Al],然而產(chǎn)生了0.5mm程度深孔蝕的鋼也正是這3種鋼。同時(shí)試驗(yàn)的Cr-Cu系或Cy-Cu-SiP系鋼的Cr小于1%,腐蝕量與碳素鋼相比不變，也沒有發(fā)生孔蝕，并且，單獨(dú)加入Al的鋼沒有進(jìn)行試驗(yàn)。因此，不能判斷孔蝕的原因是由于腐蝕量降低，還是由于添加Cr、Al或Cr+Al。
此后，Hudson等從1946年開始在Emsworth進(jìn)行了為期5年的海水浸泡試驗(yàn)，試驗(yàn)中加入了1%~2%Cr的鋼種和加入了1.6%AI的鋼種及加人了2.8%Ci-1.4%Al等鋼種并發(fā)表了試驗(yàn)結(jié)果。雖然各自的腐蝕量都明顯低于碳素鋼，可是這次沒有產(chǎn)生因成分系而引起的孔蝕。該結(jié)果提出了孔蝕的產(chǎn)生是否在同一海水中受到某種環(huán)境條件左右的新疑問。
向Hudson提供Cr-Al鋼的Herzon,在Kure Beach進(jìn)行了為期46個(gè)月全浸泡試驗(yàn)結(jié)果表明：3.5%Cr鋼與碳素鋼相比，最大孔蝕深度相同，平均孔蝕深度是1.7倍，相反4%Cr-0.8%Al鋼的孔蝕深度比碳素鋼好，最大為1/3弱，平均1/2弱。以后Herzon敘述了孔蝕程度與溶解氧密切相關(guān)，特別添加了Cr、Al的場(chǎng)合，溶解氧低時(shí)容易產(chǎn)生孔蝕。
根據(jù) Larrabee 所引用的在巴拿馬運(yùn)河地區(qū)的鹽水（brackishwater)浸泡試驗(yàn)結(jié)果，含鉻鋼腐蝕率、最大腐蝕深度都比碳素鋼優(yōu)秀。
1960年代后期（昭和40年代的前期），日本進(jìn)行了具有海水耐蝕性的耐海水鋼的研究開發(fā)，不管誰探討以添加鉻為基礎(chǔ)提高耐蝕性，最關(guān)注的問題是通過添加鉻，孔蝕發(fā)生的傾向是否增加了。在那以前公開發(fā)表的日本本國(guó)以外的各種數(shù)據(jù)對(duì)鉻的效果在機(jī)理上沒有進(jìn)行過詳細(xì)的論述，而且上述通過鉻促進(jìn)孔蝕的數(shù)據(jù)也不多，這是其中的一個(gè)理由。
還有一個(gè)理由是根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，在實(shí)驗(yàn)室里把鋼材試片浸泡在人工海水中進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)時(shí)，就連碳素鋼也不會(huì)使腐蝕突然擴(kuò)展到全表面，點(diǎn)銹生成后它們逐漸地?cái)U(kuò)展或者合并達(dá)到全表面。例如在加入1%以上的鉻提高了平均耐蝕性的鋼材中腐蝕的擴(kuò)展非常慢，雖然不久被沉淀銹覆蓋看不見了，可是1年后撈起來除去銹進(jìn)行研究時(shí)，據(jù)說仍存在相當(dāng)多的未腐蝕部分。
如果是集水面積原理（catchment area principle)在起作用，不管腐蝕部分、非侵蝕部分的面積比率，而用到達(dá)全面的溶解氧的供給量來決定全體腐蝕量的話，那么非侵蝕部的面積比率越高則腐蝕部分的侵蝕越深，這就會(huì)助長(zhǎng)所謂的孔蝕傾向。所以說，在降低全體腐蝕的同時(shí)，為了獲得耐孔蝕強(qiáng)的耐海水鋼，必須選擇不容易生成非侵蝕部分而且平均侵蝕度低的成分系。容易殘留大的非侵蝕部分的鋼種顯著的傾向是平均侵蝕度小，可是不容易生成非侵蝕部分的鋼種平均腐蝕率比碳素鋼優(yōu)秀。
清水、久野及鳩中(1973年）把Cr、Al等合金元素含量不同的16種低合金鋼放在海水中浸泡1年，研究了腐蝕量和侵蝕部分面積的比率［以下稱為宏觀陽極面積比率（Aa),并且，把非侵蝕部分面積稱為宏觀陰極面積比率（Ac)。Aa+Ac=1]的關(guān)系。如圖3-3所示，當(dāng)全體的陽極面積比率小時(shí)，就是說非侵蝕部分殘留的越多，全體的腐蝕越小，然而即使在同一腐蝕量下，Ac也相當(dāng)寬，存在著Aa大（腐蝕不局部化）而且腐蝕小的數(shù)據(jù)（在圖3-3中靠近右下方的數(shù)據(jù)）。該數(shù)據(jù)是肯定了在海水中有耐蝕性好的耐海水鋼存在的重要數(shù)據(jù)。
隨著Ac增大，腐蝕速度降低；或者在同樣腐蝕速度下，由于鋼的組成不同，Ac或Aa發(fā)生變化都意味著集水面積原理是不成立的，這種說明很有必要。
用這種方法，1970年Cleary 在食鹽水中腐蝕碳素鋼或鐵時(shí)，注意到從浸泡開始生成侵蝕部分和非侵蝕部分，侵蝕部分經(jīng)數(shù)小時(shí)擴(kuò)展到表面的85%,可是以后即使表面全部被沉積的銹覆蓋，約15%的非侵蝕部分至少在6個(gè)月后仍殘存著。他用自己開發(fā)的能夠測(cè)定pH值、溶解氧和電位微小分布的微型電極，測(cè)定了腐蝕進(jìn)行中鋼表面的侵蝕部分和非侵蝕部分。
非侵蝕部分主要 作為陰極起作用，鋼表面的pH值在9~9.5(有時(shí)為10)范圍，在與表面成直角方向上氧的濃度斜率大。侵蝕部分主要作為陽極起作用，在與表面成直角方向上pH值沒有變化，氧的濃度斜率比非侵蝕部分小。曾經(jīng)試圖證明陰極反應(yīng)引起氧的消耗速度與此對(duì)應(yīng)生成Fe2+引起氧的化學(xué)消耗的平衡和侵蝕部／非侵蝕部面積比的關(guān)系，可是沒有得到明確的結(jié)論。
清水等認(rèn)為，到達(dá)宏觀陰極的氧對(duì)宏觀局部電池有貢獻(xiàn)，到達(dá)宏觀陽極內(nèi)微小陰極的氧對(duì)微觀的局部電池也有貢獻(xiàn)，把各自的貢獻(xiàn)看成與As有關(guān)系建立了腐蝕速度的公式。如果適當(dāng)?shù)剡x取對(duì)這些貢獻(xiàn)有關(guān)系的幾個(gè)參數(shù)，那么就能夠表示與實(shí)驗(yàn)結(jié)果大體一致的腐蝕速度和Aa的依存性。
清水、玉田及松島(1978年）把在宏觀陽極和宏觀陰極上氧的還原速度分別設(shè)為K和L,建立了更簡(jiǎn)化的腐蝕速度公式，就是說把全面的平均腐蝕速度設(shè)為Q時(shí)，則得到下式：
如果宏觀陰極上氧的還原速度緩慢，若α<1,則腐蝕您c的增加而減小，與一般的傾向一致。
如圖3-4所示，他們把碳素鋼作為宏觀陽極，把含鉻鋼作為宏觀陰極，制成各種面積比而且形狀一定的組合試驗(yàn)材，在人工海水中進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)，宏觀陽極上使用3%Cr鋼時(shí)，設(shè)α=0.48;使用9%Cr鋼，設(shè)a=0.28時(shí)與理論公式一致，就是說，抑制了宏觀陰極氧的還原速度（α<1).結(jié)論認(rèn)為：這是由于在宏觀陰極生成的堿使人工海水中的Ca2+、Mg2+析出，形成了擴(kuò)散障壁的緣故。
根據(jù)幾位研究者的研究結(jié)果可知，在添加合金元素降低全腐蝕率的場(chǎng)合，通過Ac的增大及α<1來實(shí)現(xiàn)時(shí)，它與孔蝕深度的增大有關(guān)。所以說，雖然全腐蝕率的降低能避免這種現(xiàn)象，可是如果不能把前節(jié)所敘述的銹的擴(kuò)散障壁作用擴(kuò)展到全表面，就不能獲得優(yōu)秀的耐海水鋼。添加鉻元素時(shí)，初期在碳素鋼生成的宏觀陰極容易發(fā)生堿儲(chǔ)存所引起的鈍化，容易生成宏觀陰極?？梢哉J(rèn)為這就是鉻加深孔蝕的一些數(shù)據(jù)產(chǎn)生的背景。
如圖3-3所示，腐蝕率小而且不容易生成宏觀陰極的成分系是存在的。在日本開發(fā)的耐海水鋼幾乎全部都添加了鉻，然而可以說這些鋼是通過把鉻控制在一定限度以內(nèi)，同時(shí)采用添加鎳或鉬等一種方法或兩種方法來控制鋼的局部腐蝕。
