在金属物理学中，振动时效过程本质上是金属材料内部晶体电位运动、增殖、栓塞识别、纠缠的过程。金属材料发生错误，零部件内部产生的交叉动态应力与内部残余应力重叠，应力高的区域出现错误的滑动，从而导致微小的塑性变形。错误的滑动在一个方向上累积成直线。微应变累积识别宏观量后，金属组织内残余应力较大处的电位堵塞交替开通，局部释放较大的残余应力，相应地元件宏观应力缓解，残余应力降至峰值，重新承受元件的原始应力场，终导致元件的残余应力堵塞，阻碍电位移动，随后机体加强，提高了元件的变形性，零件的尺寸精度稳定。
从微观上分析，振动时效可以看作是以循环载荷形式施加在零件上的附加应力。 众所周知，工程中采用的材料并不是理想的弹性体，其内部存在不同类型的微观缺陷，铸铁中还存在大量切割不同形状金属机体的石墨。 因此，无论是钢、铸铁还是其他金属，其中微观缺陷附近都存在一定程度的应力集中。 受到振动时，施加在部件上的交变应力会与部件中的残馀应力重叠。 当应力叠加结果达到一定数值时，在应力集中严重的部位会超出材料的屈服极限发生塑性变形。 这种塑性变形降低了这里的残馀应力峰值，强化了金属基体。 并且，振动对残馀应力和残馀应力叠加的代数以及其他应力集中严重的部位也有同样的作用，直到不再发生任何部位的塑性变形。 此时，振动不再产生消除和均衡残留应力、强化金属的作用。
构件在经过焊接、切削、热处理等一系列加工制造工艺后，其内部不可避免地会产生残余应力，影响构件的尺寸稳定性、精度、疲劳强度以及机械加工等性能，甚至促进构件内部的裂纹萌生、扩展以及应力腐蚀。因此需要采用不同的时效方法来调整构件内部的残余应力分布状态，消除构件内部的峰值应力，从而达到消除和均化构件内部残余应力的目的。
振动消除应力简称VSR(Vibratory Stress Relief)，它是利用一受控振动能量对金属工件进行处理，达到消除工件残余应力的目的。国内外大量的应用实例证明，振动时效对稳定零件的尺寸精度具有良好的作用。然而，对于振动时效稳定尺寸精度的机理，迄今为止尚无系统的、满意的解释。
随着振动时效技术在我国几十年的研究应用和发展，现已应用到工业生产的各行各业中，如航天、航空、兵器、机床、汽车、模具、风电、船舶、铸造、水泥机械、木工机械、包装机械、工程机械、冶金机械、矿山机械、煤矿机械、纺织机械、重型机械、通用机械、电子生产设备、石油化工机械等几十个行业。
振动消除应力实际上就是用周期的动应力与残余应力叠加，使局部产生塑性变形而释放应力。这里，残余应力是作为平均应力提高周期应力水平而起作用的。
振动处理是对构件施加一交变应力，如果交变应力幅与构件上某些点所存在的残余应力之和达到材料的屈服极，这些点将产生塑性变形。如果这种循环应力使某些点产生晶格滑移，尽管宏观上没有达到屈服极限，也同样会产生微观的塑性变形，况且这些塑性变形往往是发生在残余应力大的点上，因此，使这些点受约束的变形得以释放从而降低了残余应力。这就是用振动时效可以消除残余应力的机理。
