鋁合金在剛淬火後，強度和硬度並不高，塑性很好；但放置幾天後，強度和硬度會顯著提高，而塑性則明顯下降。鋁合金的這種淬火後力學性能隨時間延長而顯著提高的現象，稱為時效硬化現象，這一過程稱為時效。
鋁沒有同素異構轉變，在近鋁端處亦沒有共析轉變，只有固態溶解度隨溫度變化的曲線。將鋁合金固溶處理時，高溫下的過飽和α固溶體被原封不動地保留到室溫。但是這種過飽和固溶體在室溫下處於不平衡狀態，有脫溶分解和析出強化相而趨於穩定的傾向。隨著時間的延長，強化相逐漸脫溶而使合金強度硬度提高，即所謂時效硬化。時效有自然時效和人工時效兩種方式。
時效溫度對時效速度有很大影響，時效溫度高，時效速度快，但溫度越高，時效所獲得的最高強度卻越低。當時效溫度超過150℃，強化達到最大值後，繼續時效則效果下降，合金開始軟化。溫度越高，開始軟化的時間越早，軟化速度也越快。當時效溫度降至室溫以下時，時效的速度十分緩慢。在-50℃時，淬火後的固溶體即使經過長時間的時效，其性能也不會發生明顯變化。根據這一現象，可以通過降低溫度來抑制時效。
在各種可時效硬化的合金中，硬鋁合金一般進行自然時效，時間一般不少於4天。鍛鋁合金一般進行人工時效，時效溫度為150~180℃，時間為6~10h。超硬鋁通常採用人工時效，時效溫度為120~140℃，時間為16~24h。淬火後須進行人工時效的工件應及時進行時效，間隔不超過4h。
經過時效的鋁合金，在切削過程中還會產生應力，對於精度要求高的工件，還需進行去應力退火。人工時效後的鋁合金去應力退火溫度，應比淬火後的時效溫度低20~40℃，時間為2～4h。對於自然時效後的硬鋁，去應力退火溫度應為80~100℃，時間為2h。
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。
真空時效爐