Quando il metallo viene riscaldato, gli atomi iniziano a vibrare. Questo aumento del movimento fa sì che gli atomi si allontanino ulteriormente. Quando gli atomi si allontanano, il metallo si espande. Questa tendenza alla dilatazione dei metalli quando viene riscaldata si chiama espansione termica.
La proprietà dell'espansione termica può creare sfide quando il metallo viene utilizzato in applicazioni reali. Quando il metallo viene utilizzato in un ambiente in cui la temperatura oscilla, devono essere inclusi i giunti di dilatazione; altrimenti, il metallo si piegherebbe o si separerebbe. I ponti metallici spesso utilizzano giunti di dilatazione per questo motivo. I binari della ferrovia sono costruiti in modo da poter scorrere l'uno verso l'altro mentre vengono riscaldati, consentendo ai vagoni ferroviari di continuare sulla loro strada invece di fermarsi a causa della deformità del metallo causata dall'espansione del calore.
La proprietà dell'espansione termica consente anche alcune applicazioni uniche di metallo. La contrazione e l'espansione delle strisce di metallo in un termostato consente alle strisce di accendere e spegnere il calore. Il riscaldamento di un coperchio metallico con acqua calda può causare l'espansione del metallo, aumentando il diametro del coperchio. Questo rompe il sigillo e consente di aprire il barattolo. Se un metallo viene riscaldato prima di adattarsi a un oggetto, è possibile ottenere un adattamento più stretto dopo il raffreddamento. Questa tecnica viene utilizzata dai saldatori in un processo chiamato Shrink fitting.
