通過溶火處理獲得的過飽和固溶體是一種亞穩定的組織，在室溫長期放置或加基時將發生分解面轉化為平衡組織，這個過程就是時效處理。按照相圖，Al-4%Cu合金的平衡組織應為α+CuAl2。經淬火固溶處理後，為亞穩定的過飽和固溶體α'。α'相中不僅溶質原子過飽和，空位、位錯等缺陷也是過飽和的。α’固溶體在加熱時會析出CuAl2相，即θ相。由於θ相與α相在成分及晶體結構上都是不同的，因此，時效析出過程必然是通過原子擴散來實現的。若加熱溫度較高，原子有足夠的活動能力，則θ相（CuAl2）可以直接從α固溶體中析出；反之，若溫度較低，原子活性差，直接析出θ相（CuAl2）就會有困難。實際上它在130℃時效時將發生一系列的複雜變化。
時效過程與合金的成分、時效參數有關。不同的時效階段還會相互重疊，交又進行，往往有一種以上的中間過渡相同時存在。GP區所造成的硬度增加到一定的程度會達到飽和狀態。隨著θ’相的出現，硬度的上升達到最高值。當組織中出現θ'時，合金進入過時效階段。若形成穩定的θ相，則合金完全軟化。
最佳的強化效應是發生在θ’相形成之前。此現象說明，主要的強化效應是由位錯與很小的共格GP區及θ'析出相相互作用造成的，這也說明了為什麼在強化峰值出現之前用光學顯微鏡觀察不到顯微組織的變化。
