L'aluminium pur est mou car les dislocations peuvent se déplacer relativement facilement à travers son réseau cristallin. L'alliage rend l'aluminium plus dur en introduisant des atomes de soluté qui déforment le réseau cristallin, ainsi que des particules intermétalliques dures ou de seconde phase qui entravent la déformation. Les alliages traitables thermiquement gagnent en résistance lorsque le traitement en solution, la trempe et le vieillissement produisent une répartition fine des précipités. Le travail à froid et la structure granulaire influencent également la résistance à l'écoulement plastique. La dureté finale dépend donc de la composition, de la répartition des phases, du traitement thermique, de l'état de durcissement et de l'historique de transformation, plutôt que de la seule teneur en aluminium.
L'aluminium pur est mou car les dislocations se déplacent relativement facilement dans son réseau cristallin cubique à faces centrées. Les alliages d'aluminium sont plus durs car l'alliage et le traitement thermique introduisent des obstacles qui s'opposent à ce mouvement.
Lorsque des atomes d'alliage se dissolvent dans l'aluminium, leurs tailles atomiques différentes déforment le réseau cristallin. Les champs de contrainte locaux qui en résultent interagissent avec les dislocations, ce qui nécessite l'application d'une contrainte plus importante pour obtenir une déformation plastique. L'effet de renforcement dépend du type et de la quantité de soluté, ainsi que de la quantité qui reste en solution solide.
Les éléments d'alliage peuvent également former des composés intermétalliques ou d'autres phases secondaires. Ces particules sont généralement beaucoup plus dures que la matrice d'aluminium et entravent le mouvement des dislocations. Un mélange mécanique composé d'une matrice tendre et d'un composé dur présente donc une dureté supérieure à celle de l'aluminium pur, bien qu'une quantité excessive de composés fragiles puisse réduire la ductilité et la ténacité.
Les alliages d'aluminium traitables thermiquement peuvent subir un traitement de mise en solution, une trempe et un vieillissement. Au cours du vieillissement, une dispersion fine de précipités se forme à partir de la solution solide sursaturée. Des particules cohérentes ou semi-cohérentes, étroitement espacées, entravent fortement le mouvement des dislocations. À mesure que les précipités croissent et que leur espacement varie, la dureté atteint d’abord un pic, puis peut diminuer par la suite en cas de survieillissement.
La dureté ne dépend pas uniquement de la teneur en aluminium. Elle dépend également du système d'alliage, de la concentration en soluté, du type et de la répartition des composés, de la structure granulaire, du formage à froid et des conditions de traitement thermique. C'est pourquoi deux alliages d'aluminium, ou un même alliage présentant différents états de durcissement, peuvent présenter des valeurs de dureté très différentes.
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