絕大多數(shù)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盡量多的溶質(zhì)溶入固溶體，隨后在快速冷卻中溶解度雖然下降，但過剩的溶質(zhì)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(jīng)過長期反復研究證實，時效強化的實質(zhì)是從過飽和固溶體中析出許多非常細小的沉淀物顆粒(一般是金屬化合物，也可能是過飽和固溶體中的溶質(zhì)原子在許多微小地區(qū)聚集)，形成一些體積很小的溶質(zhì)原子富集區(qū)。 

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(zhì)原子能大限度地固溶到固溶體中，同時又不致使合金發(fā)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(chǎn)中有時采用分段時效，即先在室溫或比室溫稍高的溫度下保溫一段時間，然后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(fā)生組織轉(zhuǎn)變，形成馬氏體。馬氏體就是一種過飽和固溶體。這種鋼也可采用時效處理進行強化。

低碳鋼冷態(tài)塑性變形后在室溫下長期放置，強度提高，塑性降低，這種現(xiàn)象稱為機械時效。