自然時效是通過把鑄鐵平板暴露于室外，經過幾個月至幾年的時間，使鑄鐵平板尺寸精度達到穩定的一種方法。大量的試驗研究和生產實踐證明，自然時效具有穩定鑄鐵平板尺寸精度的良好效果。
然而，經過自然時效的工件，其殘余應力的變化并不明顯，鑄鐵平板試樣放置一年以后，殘余應力僅降低2-10；實測鑄鐵平板殘余應力的結果表明，進行為期一年的自然時效后，大殘余應力由80N/mm2降至70N/mm2；平均殘余應力由38N/mm2降至80N/mm2，即僅僅降低了大約10-20。由此可見，經自然時效后已停止變形的鑄鐵平板，仍然殘存著相當大的殘余應力。對于那些使用時需承受很大載荷的鑄鐵平板，當在較高殘余應力上再疊加使用應力時就有可能影響鑄鐵平板的使用性能，因此慎重考慮是否應該采用這種時效方法。
        為何自然時效后鑄鐵平板抗塑性變形能力會有所提高？這是由于在自然時效過程中，鑄鐵平板中石墨附近應力集中的大應i，由于產生了塑性變形而降低。同時這部分的金屬基體也被強化，于是，鑄鐵平板該處的屈服限在自然時效后提高了，從而又增加了鑄鐵平板材質的抗變形能力。只有再繼續增加鑄鐵平板載荷應力時，才有可能在鑄鐵平板應力集中處超過已提高的屈服限，而重新鑄鐵平板發生新的塑性變形。重新開始的塑性變形，初只出現在數量不大的局部范圍內，即在那些石墨分布方向與應力作用方向垂直、應力集中系數大的地方開始，然而隨著鑄鐵平板荷載應力的增加，在越來越多的部位，因作用應力超過金屬基體的屈服限，而使鑄鐵平板塑性變形很快增加。
         露天放置的鑄鐵平板在經過許多個晝夜交替的過程中，溫度變化可能很大，再加上酷暑嚴寒、劇烈的季節溫度變化，會給鑄鐵平板造成多次反復的溫度應力。而且風吹、雨淋也會使鑄鐵平板不同部位中溫度發生急速的不均勻的變化。這種條件下放置的鑄鐵平板，在溫度應力形成的過載下，就促使殘余應力發生松弛，從而使其尺寸精度穩定化。這里所指的鑄鐵平板一般皆屬于壁厚差別較大、結構比較復雜的鑄鐵平板。對于這類鑄鐵平板，溫度變化會引起相當大的溫度應力。而對于形狀簡單、壁厚均勻的鑄鐵平板，露天時效或在室內進行自然時效，差別就不那么明顯。
          自然時效時一種古老而有效的穩定化處理方法。世界上許多的機床生產廠都曾采用過這種方法。但是，這種方法，延長了生產周期，擠壓資金，占地場地大，管理比較繁雜。所以逐漸不以此作為一種獨立的時效方法。