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。可以認(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。
