铝合金冷变形所消耗的变形功除大部分以热的形式散发处，只有小部分（占总变形功的2%-10%）以储能的形式留在铝合金内部。储能的结构形式是晶格畸变和各种晶格缺陷，如点缺陷、位错、亚晶界、堆垛层错等。变形温度越低，变形量越大，则储存能越高。由于储存能的存在，使冷变形后的铝合金的自由能升高，在热力学上处于不稳定的亚稳状态，它具有向形变前的稳定状态转化的趋势，但在常温下，原子的活动能力很小，使形变金属的亚稳状态可维持相当长的时间而不发生明显变化。如果温度升高，原子有了足够的活动能力，那么，冷变形金属就能由亚稳定状态向稳定状态转变，从而引起一系列的组织和性能变化。可见，冷变形储能可以表示为冷变形后铝合金的自由能增量，冷变形储能是冷变形铝合金发生组织变化的驱动力。

冷变形铝合金退火是将铝合金加热到某一规定温度，保温一定时间，而后缓慢冷至室温的一种热处理工艺。其目的是使铝合金材料内部的组织结构发生变化，使热力学的稳定性得以提高，从而获得要求的各种性能。经完全再结晶的金属，其组织和性能将回复到平衡状态。冷变形金属退火过程是由回复、再结晶及晶粒长大三个阶段综合组成的，这三者又往往重叠交织在一起。

在第一个阶段，从显微组织上几乎看不出任何变化，晶粒仍保持伸长的纤维状，称为回复阶段；第二阶段，在变形的晶粒内部开始出现新的小晶粒，随着时间的延长，新晶粒不断出现并长大，这个过程一直进行到塑性变形后的纤维状晶粒完全改组为新的等轴晶粒为止，称为再结晶过程；第三阶，新的晶粒逐步相互吞并而长大，直到晶粒长大到一个较为稳定的尺寸，称为晶粒长大阶段。若保温时间不变，而使加热温度由低逐步升高时也可以得到相似的三个阶段。我们将第一个阶段称为回复阶段，第二个阶段称为再结晶阶段，第三个阶段称为晶粒长大阶段。

在回复阶段，硬度值略有下降，但数值变化很小，而塑性有所提高。强度一般是和硬度成正比例的一个性能指标，所以由此可以推知，回复过程中强度的变化也应该与硬度的变化相似。在再结晶阶段，硬度与强度均显著下降，塑性大大提高。如前所述，铝合金因塑性变形所引起的硬度和强度的增加与位错密度的增加有关，由此可以推知，在回复阶段，位错密度的减小有限，只有在再结晶阶段，密度才会显著下降。

冷变形铝合金加热退火时会发生回复及再结晶过程，经完全再结晶的铝合金，其组织和性能将回复到平衡状态。

根据加热退火时，冷变形铝合金所发生过程的实质，可将这类退火分为再结晶退火，回复退火和消除内应力退火等基本形式。