經淬火后的合金的強度、硬度隨時間延長而發生顯著提高的現象稱之為時效，也稱合金的時效硬化。這是有色金屬和合金強化的重要方法之一。

（1）固溶處理

由定義可知，合金時效強化的前提，首先是進行淬火，獲得過飽和單相組織。在快冷淬火獲得固溶體，不僅溶質原子是過飽和的，而且空位（晶體點缺陷）也是過飽和的。即處于雙重過飽和狀態。

以Al-4%Cu合金為例，固溶處理后，過飽和α固溶體的化學成分就是合金的化學成分，即固溶體中銅含量為4%。由Al-Cu相力可知，在室溫平衡態下，α固溶體的含銅一僅為0.5%，故3.5%Cu過飽和固溶于α相中。當溫度接近純鋁熔點是，空位濃度接近10^-3數量級，而在常溫下，空位濃度為10^-11數量級，二者差10⁸經研究可知：鋁合金固溶處理漸度越高，處理后飽和程度也，經時效后產生的時效強化效果越大。因此因溶處理溫度選擇原則是：在保證合金不發生過燒的前提下，固溶處理溫度盡可能提高。

（2）時效過程

固溶處理后的鋁銅合金，在室溫或某一溫度下放置時，發生時效過程。此過程實質上是第二相Al2Cu從過飽和固溶體中沉淀的過程。這種過程是通過形核和長大是行的，是一種擴散型的固態相變。它依下列順序進行：α相   Gp區   θ＇＇相  θ＇相   θ相。

 

 

GP區就是指富溶質原子區，對Al-Cu合金面言，就是富銅區。鋁銅合金GP區是銅原子在｛100｝晶面上偏聚或叢聚面形成的，呈圓片狀。它沒有完整的晶體結構，與母相共格。200℃以上不再生成GP區。室溫是兒的GP區很小，直徑約5nm，密度為10¹⁴~10¹⁵個/mm³，GP區之間的距離為2～4nm。130℃時效15h后，GP區直徑長大到9nm，厚為0.4~0.6nm。溫度再高，GP區數目開始減少，它中以后晶面處引起起彈性應變。θ＇＇相是隨GP時效溫度升高或地效時間延長，GP區直徑急劇長大，且銅、鋁原子逐漸形成規則排列，即正方有序結構。在θ＇＇過度相附近造成的彈性共格應力場或點陣畸變區都大于GP區產生的應力場，所以θ＇＇相產生的是效強化效果大于GP區的強化作用。θ＇相是指當繼續增加時效時間或提高時效溫度，θ＇＇相轉變成為θ＇相。θ＇相屬正方結構，θ＇在（001）面上與基體鋁共格，在z軸方向由于錯配度過大，在（010）和（100）面上共格關系遭到部分破壞。θ相是平衡相，θ相的成分是Al2Cu，為正方有序結構。由于θ相與母相之間完全失去了共格關系，引起應力場顯著減弱，這也就意味著合金的硬度和強度顯著下降。

從圖中可以看出，合金銅含量越高，時效處理可達到的最高硬度也越高。這是因為，銅含量越高，強化相數量越多。各種Al-Cu合金硬度-時效曲線都有一個峰。這是由于不同的強化相強化效果不同，強化相尺寸不同，強化效果也不同，Al-Cu合金中的θ＇＇相和θ＇相都有較高的強化效果，但在時效溫度較高、時效地間較長時它們的尺寸會增大，因而會使合金強度下降。

在室溫進行的時效處理稱為自然時效；在高于室溫的溫度進行的時效處理稱為人工時效。人工時效的加熱溫度及保溫時間以獲得最高硬度和強度為原則。加熱溫度偏高或保溫時間偏長，以造成硬度和強度偏低的現象稱為過時效。

其它各類有色金屬及合金的時效處理強化的原理與Al-Cu合金相似。但合金類型不同，強化相的類型及過渡相形成的順序將有所不同，所以強化效果也不同。