基本原理
時效處理為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發生變化，常在低溫回火後（低溫回火溫度150-250℃）精加工前，把工件重新加熱到100-150℃，保持5-20小時，這種為穩定精密製件質量的處理，稱為時效。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構件進行時效處理，以消除殘餘應力，穩定鋼材組織和尺寸，尤為重要。
時效處理：指合金工件經固溶處理，冷塑性變形或鑄造，鍛造後，在較高的溫度或室溫放置，其性能、形狀、尺寸隨時間而變化的熱處理工藝。若採用將工件加熱到較高溫度，並較短時間進行時效處理的時效處理工藝，稱為人工時效處理。若將工件放置在室溫或自然條件下長時間存放而發生的時效現象，稱為自然時效處理。第三種方式是振動時效，從80年代初起逐步進入使用階段，振動時效處理在不加熱也不像自然時效那樣費時的情況下，給工件施加一定頻率的振動使其內應力得以釋放，從而達到時效的目的。時效處理的目的，消除工件的內應力，穩定組織和尺寸，改善機械性能等。
在機械生產中，為了穩定鑄件尺寸，常將鑄件在室溫下長期放置，然後才進行切削加工。這種措施也被稱為時效。但這種時效不屬於金屬熱處理工藝。
歷史發展
20世紀初葉，德國工程師A.維爾姆研究硬鋁時發現，這種合金淬火後硬度不高，但在室溫下放置一段時間後，硬度便顯著上升，這種現象後來被稱為沉澱硬化。這一發現在工程界引起了極大興趣。隨後人們相繼發現了一些可以採用時效處理進行強化的鋁合金、銅合金和鐵基合金，開創了一條與一般鋼鐵淬火強化有本質差異的新的強化途徑——時效強化。
生產工藝
時效處理絕大多數進行時效強化的合金，原始組織都是由一種固溶體和某些金屬化合物所組成。固溶體的溶解度隨溫度的上升而增大。在時效處理前進行淬火，就是為了在加熱時使儘量多的溶質溶入固溶體，隨後在快速冷卻中溶解度雖然下降，但過剩的溶質來不及從固溶體中分析出來，而形成過飽和固溶體。為達到這一目的而進行的淬火常稱為固溶熱處理。
經過長期反覆研究證實，時效強化的實質是從過飽和固溶體中析出許多非常細小的沉澱物顆粒(一般是金屬化合物，也可能是過飽和固溶體中的溶質原子在許多微小地區聚集)，形成一些體積很小的溶質原子富集區。
在時效處理前進行固溶處理時，加熱溫度必須嚴格控制，以便使溶質原子能最大限度地固溶到固溶體中，同時又不致使合金髮生熔化。許多鋁合金固溶處理加熱溫度容許的偏差只有5℃左右。進行人工時效處理，必須嚴格控制加熱溫度和保溫時間，才能得到比較理想的強化效果。生產中有時採用分段時效，即先在室溫或比室溫稍高的溫度下保溫一段時間，然後在更高的溫度下再保溫一段時間。這樣作有時會得到較好的效果。
馬氏體時效鋼淬火時會發生組織轉變，形成馬氏體。馬氏體就是一種過飽和固溶體。這種鋼也可採用時效處理進行強化。
低碳鋼冷態塑性變形後在室溫下長期放置，強度提高，塑性降低，這種現象稱為機械時效。
