不管锈层的构成物质或其化学、电化学性质如何，锈层的连续性好，就是说裂纹或保护性差的部分少，是使锈层具有良好耐蚀性的不可缺少的条件。对锈层织构的关注是研究耐候钢耐蚀机理的另一个切入点。
金属的大气腐蚀，除了例外的情况，基本上是通过水和空气中的氧进行的，可是大气中存在二氧化硫或氯离子时，能够加速多数金属的大气腐蚀，尤其在铁或钢上，它们的作用更大。铁或钢的大气腐蚀速度取决于其表面上生成的锈层的保护性，更取决于二氧化硫或氯离子对锈保护性的恶劣影响。当然，可以认为耐候钢中含有的有效合金元素具有阻止腐蚀促进物质的作用和防止降低锈层保护性的作用。
如2.3.1节所引用的那样，1921年Richardson曾经说过锈的影响在决定耐候性上是重要的，然而尽全力进行了添加各种合金元素低合金钢大气暴晒试验的美国的Copson, 根据大气中耐候性优异钢的锈层颜色发暗（较黑）、组织（织构）细腻、薄而黏附性好的特征，于1945年给出了如下的考虑方法。过去的说法几乎没有实际证据，虽然是非常定性的说法，但是至今为止，既没有取代这种说法的考虑方法，也没有否定的数据，可以认为是表示耐候钢耐蚀性基本特性的说法。
反应（z)的生成物是碱性硫酸铁。
反应（x)的锈具有不溶性，反应（y)的生成物具有可溶性。可溶性的成分由于被雨冲洗，使锈变成多孔质。反应（x)的腐蚀生成物的可溶性位于它们中间，随着y/x比的增大，可溶性增大。铜或镍等被含在钢中，当它们进入锈中时，锈不是单一的碱性硫酸铁，而是形成Fe、Cu、Ni等的碱性硫酸盐，使可溶性降低。Copson认为低合金钢就是这样使锈的保护性增大。
他在大气暴晒试验架上，通过水滴滴落在倾斜钢试片锈层上的扩散方法，比较了锈的致密性。经24天暴晒钢的锈表面，缺乏耐候性的钢，水滴渗人扩展成椭圆形（横约5cm,纵约7.5cm),相反水滴在耐候性好的钢表面上快速流下积存在下端，几乎不扩展。中间耐候性的钢，水滴虽然流动了但是不能到达下端。经3年暴晒的钢材，随着时间的推移逐渐地被后续的腐蚀生成物填补了细孔，所以任何钢都增大了锈的致密性，由于钢的化学成分不同其程度也不同，在耐候性差的钢的表面上，虽然水滴有流动的倾向但是有相当程度地渗透扩展，相反在耐候性好的钢的表面上，水滴扩展少，既不渗入也不流动大体停留在最初的位置上。
通过添加有效合金元素降低锈中碱性硫酸盐的溶解性的考虑方法所依据的实验事实是耐候性越好的钢，锈中SO4的分析浓度（％）越高。这是Copson用约20种钢在工业地区（Bayonne,N.J.)进行为期3年大气暴晒试验（铁锭、含铜钢、Cu-P钢、低镍钢4组试制钢。腐蚀量11.4~182.8g(试片尺寸约100mmx150mm)、试片后面松散的锈中的SO4含量0.94%~4.64%。），最早发现的完全反相关关系，同样的关系也在英国铁钢协会的研究或松岛等的研究中发现，图 2-11 示出了松岛等的结果。
松岛等为了更具体更定量地说明Copson的考虑方法，进行了大气暴晒耐候钢和碳素钢的锈层分析。在实验室里，将经过9~25个月大气暴晒已经形成锈层的耐候钢和碳素钢的表面，与含有放射性SO2(S-35标记）约10x10-4%(10ppm)的空气作用，研究了试片上的SO2的收进量和被收进的SO2(作为SO4根存在）的水淋浴的流出行为，并且还研究了由含有放射性S的钢通过腐蚀生成的SO4根在锈中的行为。
主要结果归纳如下：
（1). 大气暴晒后的钢表面把大气中二氧化硫作为SO2-4收进的能力取决于锈的量和化学组成。
（2). 在耐候钢上生成的锈可以抑制（1)的过程。
（3). 其抑制力随着暴晒时间延长而增大。
（4). 从锈层流出SO2-4,在耐候性差的钢上不一定更容易。
（5). 虽然耐候性好的钢锈层中SO2-4根的含有率大是事实，可是其每单位面积的锈量少，因此单位面积的SO2-4根的绝对量（锈量x含有率）耐候钢和碳素钢大体相同。
（6). 钢中的S随着腐蚀变成为SO2-4,其中一部分停留在锈中，可是其量与环境带来的量相比可以忽略不计。
如果根据以上的结果考虑物质平衡，耐候钢中的SO2-4根含有率高是不恰当的。如果碳素钢大量吸收进二氧化硫,通过雨水流出和耐候钢一样不变化，那么锈中的SO2-4SO4根的绝对量应该是碳素钢多，可是这与事实相反。
松岛等推论，可能由于碳素钢腐蚀大，锈容易剥离，形成巢后不容易被洗掉的SO2-4根的一部分和锈同时失去了。这样碳素钢锈中SO2-4根的绝对量和耐候钢一样虽然没有变化，但是因为锈的量多在浓度上降低了，该研究没能够证实Copson所提出的耐候性高的钢材中碱性硫酸铁不溶解的说法。
不仅限于钢，金属在大气中腐蚀时，存在有比较固定的斑点状的阳极（前述的巢），或者形成凸凹的腐蚀面，或者生成分散的小蚀孔。因为这些凹处或小蚀孔比别的部位腐蚀大，伴随在那部分所生成的阳极电流，构成电解质环境物质中的阴离子就储存在凹处或蚀孔里，这是学习电化学时人所共知的事实。
例如，第二次世界大战初期的1939年，英国 Cambridge的Fitzwilliam博物馆为了避免珍藏品在战火中损失和丢失，曾把它们疏散到别的地方。1945年战争结束后博物馆恢复展览时，约500件古代青铜美术品出现了异常。覆盖其表面的青绿色稳定腐蚀生成物（铜绿，碱性硫酸铜或者碱性氯化铜）被破坏成斑点状，开始生成凹孔。这是因为在疏散中包装箱的充填材料使用了刨花，刨花里含有的醋酸溶解了铜绿生成了腐蚀孔，同时醋酸离子储存在腐蚀孔里。醋酸通过腐蚀作用生成硫酸铜，可是硫酸铜和空气中的碳酸气反应变成缺乏保护性的碳酸铜。通过这个反应，醋酸再生继续进行腐蚀反应。
由于古代美术品清洗后不能除去凹处（巢）的醋酸离子，所以这一问题没有得到解决。然而Evans采用的方法可以说是腐蚀科学的一次胜利，就是把腐蚀部分用电解质溶液局部润湿，在其中强制压上细锌棒，通过在青铜形成上锌的阳极反应把醋酸离子吸引到锌上进行冲洗。Evans的这种方法解决了问题。钢在被SO2污染的大气中腐蚀时，从作为腐蚀促进物质起作用的SO2变成了SO2-4,并聚集在腐蚀面的凹处，这将会降低那部分锈层的保护性。另外，由于SO2-4作为硫酸起作用促进腐蚀反应，所生成的Fe2(SO4)3加水分解后变成锈和硫酸，所以认为再生后硫酸的腐蚀作用能够反复进行。
因此就有了在钢表面上所收容的SO2被冲洗或者形成难溶性化合物等，在未显示腐蚀作用之前，求出了使20个原子以上的铁发生腐蚀的物质平衡的例子。
Schwarz(1965年）通过显微镜观察断面，直接证实了SO2-4潜伏在腐蚀后钢表面凹处。他把在Stuttgart 大气暴晒半年后的2mm.厚的碳素钢，用钢丝刷从反面仔细刷去，使试片弯曲，剥离除去致密的锈层时，发现在钢表面上有直径约0.5mm白色或者浅黄色的斑点，它们以0.5mm的间隔大量存在着。分析结果证明，这些是硫酸亚铁（FeSO4),滴上约5%的黄血盐溶液后这些斑点呈蓝色，这是在约40倍显微镜下观察的。进一步对观察由锈形成的小锈斑部分的断面，发现腐蚀锈斑的下面已变成凹坑，一旦与黄血盐溶液发生作用则凹坑底部就呈现蓝色。这表明硫酸亚铁存储在凹坑的底部。
Schwarz已把这样的凹坑称为硫酸亚铁巢。最早使用了巢（nest)这一术语的人据笔者所知是Schwarz 。他在第2篇报告中考察了这种巢的理论意义。在硫酸亚铁下的钢表面上氧气达不到，是不附着氧化铁的裸露状态，发生阳极反应钢被溶解，根据SO2-4离子的迁移率约是Fe2+离子的1.5倍，每失去5个铁原子在巢部就有3个分子的FeSO4生成，因为pH值低，所以不容易生成不溶性的硫酸亚铁。
因此，Schwarz没有考虑硫酸亚铁加水分解所引起的硫酸的再生，对为什么巢部分的锈保护性小没有给予明确的说明。像Schwarz那样，即使硫酸亚铁结晶不暴露出来，也可以用刷子等把钢表面的松锈除掉，把在黄血盐溶液中浸过的滤纸短时间贴到致密的锈上，通过腐蚀在巢中生成的Fe2+和黄血盐起反应，根据在滤纸上显现出蓝色的点来检测巢的分布，从而说明巢上面的锈的保护性比其他部分差。有关巢的示意图示于书后资料4的图15。
松岛等用放射性的SO2-4(S-35)证明了由于腐蚀反应SO2-4通过锈层集中在巢的部分，同时用放射线自显影技术显示出了耐候钢及碳素钢锈层的缺陷或者巢的分布在大气暴晒期间是如何变化的。
他们把在川崎市（工业地区）经过7个月至4年大气暴晒后的耐候钢及碳素钢的试片，通过刷光除去浮锈之后，在0.1MNa2SO4溶液（S-35)中浸泡5~60min,自然干燥后紧贴在X射线胶片上保持1~7天.
放射线自显影的胶片已全面地受到轻度的感光（黑化），并显现出直径约1mm的强感光点，这表明在与这些感光点相对应的位置上集中了SO2-4.出现这种现象的部位是锈层保护性差的部位，这部分在浸泡中发生了阳极反应。运用这种方法可以对形成阳极的部位进行检验，作者强调：黑点以外部分感光非常弱，健全的锈层部分溶液是不容易渗透的，就是说锈层能够很好地遮蔽外界物质。因为腐蚀几乎是在锈层缺陷部分（巢部）进行的，所以把它形容为“外界的水侵人锈层不是像水渗入海岸的砂子那样进行的，而是像从开孔的水桶漏出水那样进行的。”遗憾的是放射线自显影照片上的黑点是否与标准的铁锈试验结果一一对应，在该报告中还没有充分证实。
用这个方法求出的黑点数或分布，如图2-12所示，暴晒7个月耐候钢、碳素钢都以同样的密度大量存在，然而暴晒1年时在耐候钢中的黑点数非常少，相反在碳素钢中黑点数虽然减少但仍相当多。经过4年暴晒的耐候钢黑点几乎不存在了。就是说，在耐候钢上生成的巢容易钝化。
上述试验与根据锈的外观（致密度、发黑度）所判断的锈层稳定性的结论非常一致。如果比较碳素钢7个月和1年的放射线自显影照片的结果，虽然黑点数随着时间增长而减少，可是黑点尺寸却长大，这证明了Schwarz所说的巢的成长（合并）。
Schwarz和松岛等把锈层具有的保护性、致密性研究重点放在在巢，以及锈层的缺陷、不连续部位上，而其他研究者是从构成致密性物质是什么的角度，对非晶质锈层进行了详细的研究。同时期独立进行研究的冈田等和增子等是这方面的先驱。有趣的是，这些研究报告和松岛的研究]同时在1967年10月（昭和42年）于札幌召开的日本钢铁协会秋季讲演大会上发表，这成为了以后扩大人们对耐候钢锈层研究兴趣的契机。
增子等对耐候钢的锈层从1965年（昭和40年）开始就抱有兴趣，曾经与钢铁业的研究者交换过各种意见，尽管耐候钢和碳素钢初期锈的发生状况、被鉴定的构成物质等没有差别，可是只要在钢中含有Cu、Cr、P等元素，长期锈层的保护性则有很大差别。就这一问题，增子等把胶体化学的基础研究作为目的，在实验室里从与锈类似的水和氧化物凝聚体是怎样形成的这一问题开始进行了研究。
增子等把铁或铜的盐溶液和苛性碱的水溶液混合，制作的氢氧化物认为是不形成“和锈类似”的水合氧化物的凝聚体。就是说，从金属离子供给和环境物质供给的某一界面的相反侧缓慢地进行，如果在界面上不形成具有不均匀的层状组织的水合氧化物粒子的二次凝聚体的话，就不能形成和锈类似的物质。他们注意到R.E.Liesegang(1869~1947年）所发现的“Liesegang环”。这就是胶体中溶解电解质，把和它反应生成沉淀的电解质作为其他相加在胶体上时，通过后者的扩散、反应，留出一定的间隔生成的环状沉淀层。
增于等把3~5N的苛性钠溶液放到试管里，然后缓慢地加入1M的金属盐溶液，由于密度的关系，在没有混合之前突然在二液界面上生成薄膜使混合不能进行，经过一定时间就在最初的界面上形成水合氧化物凝聚体的壳。由于这是二次凝聚体，与锈层很相似，可以作为固体取出来，所以他们把它称为“人工锈”。
在铜离子作用的研究上，用改变了组成的FeCl3-FeCl-CuCb溶液制作了人工锈，对所获得的人工锈进行了X射线衍射。以人工锈生成速度作为标准求出了碱的消耗量。
与CuCl2不存在时相比，加入的1mol%少量的CuCl2具有以下效果：（1)能减缓碱的透过速度；（2)能阻止尖晶石型氧化物的成长；（3)提高了强度不容易崩坏等。少量的Cu2+的存在把Fe3O4变成X射线非晶质的这一发现，可以说是该项研究中的最大成果。
另一方面，冈田等的研究证实在通过大气暴晒生成的耐候钢的锈层中存在有非晶质层，已成为耐候钢锈层的致密性的内容。就是说，在直交尼科尔棱镜下进行显微镜观察时，在户畑（工业地区）经5年暴晒的耐候钢（高磷系）的锈层断面上，发现在外层有红或黄色的偏光层，邻接基体有消光层（图2-13),根据X射线衍射的结果，推定外层是α或者γ(区别比较困难）的FeOOH,推断内层是Fe3O4及X射线非晶质物质。
根据在耐候钢的内层（消光层）上大量含有Cu、Cr、P、并且比碳素钢内层连续性好这一结论可得出，因为在耐候钢的稳定锈层的下层，均匀覆盖着由Cu、Cr、P的作用所生成的非晶质尖晶石型氧化铁，它切断了后续的腐蚀反应，所以使耐候性提高了。
与耐候钢锈层保护性相关，同时由两个研究组通过完全不同的研究方法发表的非晶质锈层研究报告，非常引人注目。根据“Liesegang 环”想法提出的人工锈方法，以及在矿物检测中使用的光显微镜观察锈层的方法，可以说每个都是非凡的构思。
对耐候钢非晶质锈特征的描述，很多人进行过尝试。在冈田等进行研究时，能够用于锈结构分析的方法只有X射线衍射。以后，红外线光谱、拉曼光谱、穆斯堡尔效应等能够用于锈层分析，这。些是三泽以及很多人努力的结果。但是，用这些方法获得的数据不容易解释，到出结果前需要相当长的时间，现在研究还正在继续进行。
关于三泽等的研究已在2.3.2节的锈的特征描述部分多少接触过，下面重点就耐候钢借助Cu、P等合金元素的作用形成保护性良好的锈的织构，介绍他们研究的结果。
1971年（昭和46年）三泽等发表了在锈层上用含有远红外线的红外线吸收光谱的研究结果。在这里注意到用X射线检定非晶质只能检验微细的8-FeOOH.用红外光谱法研究在工业地区或城市大气中经过9~43个月暴晒后的耐候钢及碳素钢的锈，已鉴定过α、β、Y、8-FeOOH及Fe3O4,然而8-FeOOH大致在50%以上而且最多。他们认为已经形成了冈田等所说的非晶质层。8-FeOOH的量虽然在碳素钢、耐候钢中大致相同，可是他们认为耐候钢的耐候性是通过这种8-FeOOH在内部连续生成给予的。然后，根据在实验室里研究8-FeOOH的生成行为所获得的知识，得出了如下的结论。
钢在像大气那样大致中性的环境中被腐蚀时，首先生成的是羟基亚铁络合物，然而在通常的湿性环境下它被氧化成为γ-FeOOH,并且，γ-FeOOH的一部分转变为a-FeOOH.生成8-FeOOH羟基亚铁络合物有3种情况：（1)在干燥状态下被空气氧化；（2)被H2O2之类的强氧化剂氧化；（3)与Cu2+或PO4-离子共存（触媒作用）。耐候钢被大气中的SO2产生的H2SO4腐蚀时，由于与羟基亚铁络合物同时生成Cu2+、PO4-,邻接基体形成了致密而且连续性好的8-FeOOH保护层。相反，碳素钢锈的外层是（1)的状态，可能是通过（2)生成8-FeOOH,所以黏附性、连续性都不好。
他们认为腐蚀进行到Cu2+、PO4-在基体附近充分储存，形成良好的内层之前，需要2~3年，并且，干湿交替在干燥时生成8FeOOH,所以对锈的稳定化有利。
三泽等进一步研究，在实验室里向过氯酸亚铁中加苛性钠调制的X射线非晶质的化合物，用远红外线及红外线光谱检查，显示出与8-FeOOH很相似的光谱，即在远红外线领域这种化合物与无定形碱式氢氧化铁很一致。根据化学分析及红外线光谱的分析，其组成是FeOx(OH)3-2x,用上述方法制作的这种化合物x=0.4.
另一方面，在田园地区经2.5年大气暴晒的碳素钢及耐候钢（高P系）的内外层锈中的X射线非晶质物质的红外线吸收光谱，与上述的FeOz(OH)3-2x一致。同时鉴定有α及γ-FeOOH,不存在＆－FeOOH、Fe;O4,并且，在耐候钢的内层及外层的锈中含有相当多的H2O.还有一种倾向，任何钢中的γ-FeOOH在内层较多，a-FeOOH和无定形碱式氢氧化物在外层多。在数量上γ-FeOOH在耐候钢中多，a-FeOOH和无定形碱式氢氧化物在碳素钢中多。
在从中性到微酸性的大气腐蚀条件下，首先生成的是γ-FeOOH.γ-FeOOH在只由Fe(II)溶液时不能生成，需要有Fe(II)溶液共存，所以在这种场合，不能够由其他途径生成。由此，γ-FeOOH在内层较多。无定形碱式氢氧化铁和a-FeOOH只要不是高碱性就不会由Fe(II)溶液生成，所以它们能够生成的惟一途径是已经生成的γ-FeOOH溶解、再沉淀。如果有SO2的作用，则可能溶解γ-FeOOH.这是因为在锈的外层容易生成，所以无定形碱式氢氧化铁和a-FeOOH在外层较多。
他们推论在上述锈层形成机理作用下的耐候钢锈层，通过Cu、P、Cr在内部均匀分布促进了均匀溶解，使γ-FeOOH在内层生成的无定形碱式氢氧化铁·变得均匀。在耐候钢内层中有相当多的化合水与无定形锈结合在一起，所以锈不干而致密，这种致密性抑制了来自外部的供给水分，使无定形锈层生成速度减慢，与碳素钢相比含有量减少。
这种推论虽然尚需要进一步证实，但是却意味非常。特别对具有耐候钢特征的保护性内层锈的形成，需要γ-FeOOH的溶解，由此暗示出其机理是来自SO2的酸起到了有效的作用。如果考虑耐候钢在田园地区没有显示很大的差别，在临海地区也没有良好的特性，而在工业地区却能发挥出最大效果，那么这很可能是这样的酸在本质上起到了重要的作用。
三泽等的上述学说在1974年（昭和49年）发表，然而从那时起约20年后的1993年，又有了一个很大的发展。这就是他们在研究工业地区经过26年长期暴晒的耐候钢及碳素钢的锈层时，据说任何钢的锈层中都没有发现所谓的非晶质锈，耐候钢的稳定锈层主要是由a-FeOOH构成的。
被提供试验的耐候钢（高磷系）的锈层已完全稳定化，外观呈黑褐色，浮锈几乎不存在。用偏光显微镜观察黏附的锈层断面时，消光层占有大部分,并且用透过型电子显微镜观察时，a-FeOOH的粒子微细直径在10nm以下，与数百纳米的碳素钢的场合相比非常致密。
在耐候钢稳定锈层中，含铬约3%,而铜和磷只微量存在。报告者根据这一点认为，耐候钢的稳定锈层通过铬显著地抑制了结晶的成长。铜和磷在锈生成初期可能有使锈致密化的效果或有促进锈生成和相变的效果，但长期暴晒后没有直接的效果。在口头回答提问时，他们认为铜和磷通过雨水流出,那么设定初期在内层浓缩就是不可思议的。
该问题暂且不论，这个报告的最主要的论点是稳定锈层或者消光层主要是由a-FeOOH构成的。如上述的三泽等提出的锈层生成过程图所表示的那样，认为a-FeOOH是大气中锈的最终稳定生成物，长期暴晒之后非晶质锈变成稳定化合物的说法是可以理解的。
另外，木平等也研究了在城市郊外经过19年大气暴晒的耐候钢（高磷系、低磷系）的锈层。与三泽等的结果不同，他们看到了在内层上有Cr、Cu的浓缩，在高磷系锈层和基体的界面上有磷的浓缩，并且主要注意了磷的行为。对于有问题的内层锈的结构分析，虽然出示了激光拉曼光谱，可是几乎没有涉及。从印象来说是以非晶质锈作为前提进行叙述的，但至少没有a-FeOOH是主体的数据。
关于长期暴晒锈的稳定锈层结构物质是否是α-FeOOH,尚没有定论。如果能由几个研究机构提出几种不同经历的长期暴晒试样的数据，那么获得这一结论的那一天，是可以期待的。正如三泽于1983年(资料4)及1988年在关于大气锈的总论中，以及于1994年三泽任委员长的腐蚀防腐协会在关于耐候钢技术分会报告书的总结“未解决的问题及今后的课题－为了耐候钢的进一步发展”中所说的那样，对耐候钢锈本质的研究是长期的，虽然已有种种的数据、知识、方案，但是距搞清楚它的全貌仍相差很远，但愿不要留待21世纪解决。
