经淬火后的合金的强度、硬度随时间延长而发生显著提高的现象称之为时效，也称合金的时效硬化。这是有色金属和合金强化的重要方法之一。

（1）固溶处理

由定义可知，合金时效强化的前提，首先是进行淬火，获得过饱和单相组织。在快冷淬火获得固溶体，不仅溶质原子是过饱和的，而且空位（晶体点缺陷）也是过饱和的。即处于双重过饱和状态。

以Al-4%Cu合金为例，固溶处理后，过饱和α固溶体的化学成分就是合金的化学成分，即固溶体中铜含量为4%。由Al-Cu相力可知，在室温平衡态下，α固溶体的含铜一仅为0.5%，故3.5%Cu过饱和固溶于α相中。当温度接近纯铝熔点是，空位浓度接近10^-3数量级，而在常温下，空位浓度为10^-11数量级，二者差10⁸经研究可知：铝合金固溶处理渐度越高，处理后饱和程度也，经时效后产生的时效强化效果越大。因此因溶处理温度选择原则是：在保证合金不发生过烧的前提下，固溶处理温度尽可能提高。

（2）时效过程

固溶处理后的铝铜合金，在室温或某一温度下放置时，发生时效过程。此过程实质上是第二相Al2Cu从过饱和固溶体中沉淀的过程。这种过程是通过形核和长大是行的，是一种扩散型的固态相变。它依下列顺序进行：α相   Gp区   θ＇＇相  θ＇相   θ相。

 

 

GP区就是指富溶质原子区，对Al-Cu合金面言，就是富铜区。铝铜合金GP区是铜原子在｛100｝晶面上偏聚或丛聚面形成的，呈圆片状。它没有完整的晶体结构，与母相共格。200℃以上不再生成GP区。室温是儿的GP区很小，直径约5nm，密度为10¹⁴~10¹⁵个/mm³，GP区之间的距离为2～4nm。130℃时效15h后，GP区直径长大到9nm，厚为0.4~0.6nm。温度再高，GP区数目开始减少，它中以后晶面处引起起弹性应变。θ＇＇相是随GP时效温度升高或地效时间延长，GP区直径急剧长大，且铜、铝原子逐渐形成规则排列，即正方有序结构。在θ＇＇过度相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区都大于GP区产生的应力场，所以θ＇＇相产生的是效强化效果大于GP区的强化作用。θ＇相是指当继续增加时效时间或提高时效温度，θ＇＇相转变成为θ＇相。θ＇相属正方结构，θ＇在（001）面上与基体铝共格，在z轴方向由于错配度过大，在（010）和（100）面上共格关系遭到部分破坏。θ相是平衡相，θ相的成分是Al2Cu，为正方有序结构。由于θ相与母相之间完全失去了共格关系，引起应力场显著减弱，这也就意味着合金的硬度和强度显著下降。

从图中可以看出，合金铜含量越高，时效处理可达到的最高硬度也越高。这是因为，铜含量越高，强化相数量越多。各种Al-Cu合金硬度-时效曲线都有一个峰。这是由于不同的强化相强化效果不同，强化相尺寸不同，强化效果也不同，Al-Cu合金中的θ＇＇相和θ＇相都有较高的强化效果，但在时效温度较高、时效地间较长时它们的尺寸会增大，因而会使合金强度下降。

在室温进行的时效处理称为自然时效；在高于室温的温度进行的时效处理称为人工时效。人工时效的加热温度及保温时间以获得最高硬度和强度为原则。加热温度偏高或保温时间偏长，以造成硬度和强度偏低的现象称为过时效。

其它各类有色金属及合金的时效处理强化的原理与Al-Cu合金相似。但合金类型不同，强化相的类型及过渡相形成的顺序将有所不同，所以强化效果也不同。