利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱检测和透射电子显微镜研究了18Cr-9Ni-3Cu钢在超超临界机组服役5×104h后σ相析出行为,理论方法探究了σ相析出与服役时间的关系、影响σ相析出的因素,并评估了σ相演化对蠕变强度的影响。结果表明:服役后18Cr-9Ni-3Cu钢主要析出物为MC、σ相及富Cu相,其中MC在晶界呈颗粒状析出,σ相在晶界呈不规则块状析出;服役后晶界上析出MC相会使其附近区域值升高,当≥0.900后σ相易于形核并长大,同时抑制MC生长;σ相析出主要受温度控制影响并满足JMA动力学关系,随服役时间延长,σ相析出量逐渐增加,析出速率逐渐降低;σ相在服役初期较强的强化效果随服役时间延长逐渐减弱。