Utwardzanie wydzieleniowe polega na utwardzaniu stopu dyspersyjnymi cząstkami fazy wydzielonej z przesyconego roztworu stałego.
Jest możliwe: gdy dodatek stopowy częściowo rozpuszcza się w osnowie; w wysokich temperaturach tworzy z osnową roztwór stały graniczny; przy obniżaniu temperatury wykazuje małą rozpuszczalność graniczną.
Stosowane do stali o strukturze austenitycznej i innych stopów, głównie metali nieżelaznych.

Proces ten stanowią:

-przesycanie- nagrzanie stopu do temp. wyższej o ok. 30-50 st od granicznej temp rozpuszczalności, w celu rozpuszczenia wydzielanego składnika w roztworze stałym, wygrzaniu w tej temp. i szybkim schłodzeniu.
Właściwości wytrzymałościowe pogarszają się, lecz zwiększają własności plastyczne

-starzenie- nagrzanie stopu przesyconego do temp niższej od granicznej rozpuszczalności, wygrzaniu w tej temp i studzeniu.
Jest przyspieszane przez odkształcenie plastyczne na zimno.
W niektórych przypadkach starzenie zachodzi z udziałem faz pośrednich oraz stref Guiniera - Prestona, będących kompleksami, w których segregują się atomy rozpuszczone w sieci rozpuszczalnika.
Powoduje zwiększenie własności wytrzymałościowych i zmniejszenie własności plastycznych.
Zależy on od czasu i temp- gdy jest ona zbyt wysoka zachodzi efekt przestarzenia przez co zmniejsza się twardość. Dzielimy je na:
- samorzutne- przebiega w temp. pokojowej
- przyspieszone- powyżej 100 st, ale poniżej temp rozpuszczalności

Proces nawrotu- nagrzanie stopu starzonego samorzutnie do temp wyższej od temp starzenia, a niższej od przesycenia. Celem jest przywrócenie własności, jakie stop miał bezpośrednio po przesyceniu