В ходе процесса гомогенизации применяют высокотемпературный с длительными выдержками отжиг - как правило, от 2 до 48 часов.
При высокой температуре скорость атомов в кристаллической решетке увеличивается и в течение определенного времени с ускорением диффузионного процесса происходит выравнивание химического состава. Но усреднение химического состава наблюдается только у одного зерна, таким образом, устраняется только дендритная ликвация. Для устранения химической неоднородности в пределах части слитка необходимо выдерживать слитки при данной температуре в течение нескольких лет. Поскольку на производстве это практически невозможно, в процессе отжига на гомогенизацию постепенно растворяются неравновесные интерметаллидные фазы, вероятность образования которых достаточно велика в результате кристаллизации с большой скоростью. В дальнейшем при охлаждении после отжига подобные неравновесные фазы больше не появляются. Именно поэтому после гомогенизации металл обладает повышенной пластичностью и легко поддается пластической деформации.