形变时效(deformed aging)是指从高温缓慢冷却下来得到平衡组织，如经冷变形后，在室温或较高一些温度下，随时间的延续会引起性能变化的现象。可分为低温形变时效和高温形变时效。
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。
(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。
应变力作用下，材料的组织性能随时间发生变化。当退火状态的低碳钢试样拉伸到超过屈服点发生少量塑性变形后卸载，然后立即重新加载拉伸，则可见其拉伸曲线不再出现屈服点，此时试样不会发生屈服现象。如果将预变形试样在常温下放置几天或经200℃左右短时加热后再行拉伸，则屈服现象又复出现，且屈服应力进一步提高。此现象通常称为应变时效。
主要是塑性变形后晶格出现了滑移层而扭曲，对固溶合金元素的溶解能力下降，呈现出饱和或过饱和状态，必然促使被溶物质扩散及析出，这就引起了钢材性能的变化。在加热状态下原子活力增加，促使固溶体内过饱和物质加速析出，也引起时效。应变时效主要发生在低碳钢中，钢中氧、氮、锰、铜会显著提高应变时效倾向，镍可降低该倾向。锅炉钒等材料必须作应变时效冲击值检验。