与塑性变形相结合的时效方法。由于变形能与相变能的共同作用，可达到形变强化与相变强化的综合效果。该方法早在20世纪30年代就已出现，并已广泛用于工业生产。

形变时效可分为低温形变时效和高温形变时效。(1)低温形变时效。材料经淬火后，于室温下形变，然后进行时效处理。由于时效前的冷变形，在合金中引入大量的位错，经时效处理后，基体发生回复形成亚晶组织，得到亚结构强化；而过饱和固溶体的脱溶过程却因冷变形而变得复杂，它与脱溶相的组成、淬火、变形以及时效等条件有关。一般来说，由于合金组织中存在大量的位向混乱的位错，它们在晶内和晶界附近均匀分布。这些位错的存在，有利于溶质原子的扩散，促使GP区数量的增加，也有利于脱溶相分布均匀，使材料的强度得以提高，对消除晶界无沉淀带也有良好的作用。如果在淬火与冷变形之间再加一道预时效处理，则可加速冷变形后的脱溶过程。有时为了改善材料的热稳定性，也可将冷变形改为温变形。虽然低温形变时效可获得较高的抗拉强度和屈服强度，但材料的塑性却有所降低，对某些铝合金还可造成蠕变抗力的下降和各向862异性。(2)高温形变时效。在热变形后直接淬火和时效。该工艺不仅因淬火造成亚结构，以及随后时效时脱溶相的均匀分布，使材料的强度提高，而且还因晶粒碎化、晶界弯折和亚晶界被脱溶质点钉扎，而使材料具有较好的塑性和组织稳定性。、以上两种形变时效，以低温形变时效应用较广泛。高温形变时效只在铝锌镁系合金中得到较好的应用。但两种形变时效都必须满足如下基本要求，即淬火后基体不能发生再结晶，淬火后要获得高浓度的过饱和固溶体。对淬火温度范围狭窄、不容易淬透的合金，形变时效方法的使用就受到限制。