HR3C（25Cr-20Ni-Nb-N）是一种新型的高铬镍奥氏体钢,常被应用于超超临界机组的主蒸汽管道和再热蒸汽管道上。与传统奥氏体钢相比,HR3C钢具有更高的高温持久强度和抗氧化性能。HR3C钢优异的综合性能来自于其丰富的合金元素添加,但是这也使得HR3C在高温下的第二相析出行为变得复杂,主要包括M23C6、Nb Cr N等,这些析出相关系到材料的综合性能。在HR3C钢运行过程中,容易出现塑韧性下降的问题,这是由于晶界的析出相粗化造成的。因此,对HR3C在热老化期间的组织和性能变化进行的分析是非常有必要的。行业内也需要无损检测技术对这种变化进行检测和评估,从而保证超超临界机组的安全运行。本文对HR3C钢在700°C和750°C下进行1000h、2000h和3000h时效试验,得到不同老化状态的试样,然后对试样进行微观组织和力学性能分析。分析结果表明,HR3C钢在时效过程中晶粒变细,孪晶减少,但是析出相不断增多。M23C6呈不规则方形,在晶界处聚集形成链状。而Nb Cr N呈触须状和粒状,主要分布在晶内。析出相分布于晶界和晶内,可以提高抗拉强度和高温持久强度,但是晶界处析出相的粗化会导致塑韧性的下降。随后,利用非线性超声技术对高温时效后的HR3C钢试样进行了测量,并建立起微观组织、力学性能和非线性超声参数三者之间的联系。测量的结果表明,非线性超声参数随着时效时间和温度的增加而增加,其上升趋势和析出相的总面积呈现一定的相关性。对比原始试样,老化最为严重的试样（750°C/3000h）的非线性超声参数上升了3.5倍。值得注意的是,非线性超声参数与HR3C钢的力学性能也有一定的对应关系。当非线性参数处于较高值时,HR3C具有较好的强度,但是冲击韧性下降严重,这是由于晶界处析出相长大。这表明,可以用非线性超声技术来评估HR3C钢的老化状态,尤其是脆化问题。