Температура плавлення. У межах кожного періоду періодичної системи температура плавлення змінюється в залежності від числа електронів, розташованих на s, р і d електронних підгрупах атомів, і досягає максимального значення у металів групи VIA.

Крім того, температура плавлення металів підвищується при переході від металів, розташованих вгорі кожної групи періодичної системи, до металів, розташованим внизу. Такий стан пояснюють частковою участю в міжатомних зв'язках внутрішніх електронів атомів і відмінністю в їх електронну структуру.

Найбільш високу температуру плавлення мають вольфрам (3380 ° С), реній (3180 ° С), осмій (3045 ° С) і тантал (2996 ° С).

Тугоплавким металам властиві і найбільш високі температури кипіння. Важливою характеристикою тугоплавких металів, є теплота плавлення. Для ніобію, за даними різних авторів, вона становить 19,8-26,0 МДж / моль (4733-6400 ккал / моль) і поступається теплоті плавлення вольфраму і молібдену, але перевищує теплоту плавлення танталу.

Щільність. Найлегшим тугоплавким металом є титан, який має щільність 4,5 г / см3. Більшість же тугоплавких металів мають щільність більше 10 г / \ 'см3 і відносяться до категорії тяжких. Найважчим металом є осмій, що має щільність 22,5 г / см3. З наведених у таблиці металів найбільшу щільність має вольфрам - 19,3 г / см3, що відповідає щільності золота, і трохи нижче щільності платини, іридію, ренію і осмію.

Хоча більша щільність вольфраму може розглядатися як негативний показник для використання його в конструкціях, проте підвищена міцність при високих температурах дозволяє знизити вагу виробів з вольфраму за рахунок зменшення їх розмірів.

Щільність тугоплавких металів у великій мірі залежить від їх стану. Наприклад, щільність спеченого штабика вольфраму коливається в межах 17,0- • 18,0 г / см3, а щільність кованого штабика зі ступенем деформації 75% становить 18,6-19,2 г / см3. Те ж спостерігається і у молібдену: спечений штабик має щільність 9,2-9,8 г / см3, кований зі ступенем деформації 75% -9,7-10,2 г / см3 і литий 10,2 г / см3.

Щільність ніобію нижче щільності молібдену в 1,2 рази, танталу - майже в два рази і вольфраму - в 2,25 рази (див. Табл. 1). Відпал деформованого ніобію підвищує його щільність, що, мабуть, можна пояснити переміщенням атомів в окремих кристалах і закриттям внутрікристалічних пустот до тих пір, поки не буде досягнута температура рекристалізації.

Тиск пара і швидкість випаровування. Однією з найважливіших характеристик тугоплавких металів є тиск пара металу і його з'єднань. Знання цих характеристик необхідно при визначенні умов обробки тугоплавких металів тиском у вакуумі та інертних середовищах.

Найменший тиск пара в порівнянні з іншими металами характерно для вольфраму. Низький тиск пара властиво також молібдену; хром, навпаки, характеризується високими значеннями тиску пари і відрізняється великою летючість.

За Ленгмюром, швидкість випаровування пов'язана з тиском пари наступною залежністю:

де v - швидкість випаровування; р - давленіе.пара; М - молекулярна маса; R - універсальна газова постійна; Т - абсолютна температура.

Необхідно відзначити, що швидкість випаровування металу залежить від його фізичного і структурного стану. Наприклад, швидкість випаровування вольфрамової дроту діаметром 0,05 і 0,25 мм однакова, але швидкість випаровування дрібнозернистої дроту на 40% вище, ніж крупнозернистою.

Теплоємність. Теплоємність - це термодинамічна характеристика, яка визначає кількість енергії, необхідної для нагрівання на один градус одного грама речовини при даній температурі.

Теплопровідність. Теплопровідність характеризує здатність передавати тепло від нагрітого ділянки тіла більш холодному. Вольфрам і молібден характеризуються більш високими значеннями коефіцієнтів теплопровідності в порівнянні з іншими металами.

Теплопровідність вольфраму становить менше половини теплопровідності міді, але вона набагато вище, ніж у заліза або нікелю. Молібден по теплопровідності в кілька разів перевершує звичайні високотемпературні сплави, що виключає виникнення великих термічних напружень при швидкому нагріванні і охолодженні.

Теплопровідність тугоплавких металів в значній мірі визначається їх чистотою, ступенем деформації та величиною зерна.

Теплове розширення. Коефіцієнт лінійного розширення характеризує середню відносну зміну лінійного розміру тіла у відповідному інтервалі температур.

Тугоплавкі метали груп VA, VIA і VIIA періодичної системи в порівнянні з іншими елементами мають менший коефіцієнт лінійного розширення.

Найменший коефіцієнт лінійного розширення має вольфрам, що вказує на високу стабільність його атомної решітки і є унікальною властивістю цього металу.

На коефіцієнт лінійного розширення в значній мірі впливає чистота металу.

Низький коефіцієнт лінійного розширення молібдену і висока температура плавлення дозволяють розширити його застосування в конструкціях, що працюють при високих температурах.

Електроопір. Тугоплавкі метали володіють високим електроопору. Це пов'язано з особливостями їх електронної структури, що обумовлює виникнення додаткового розсіювання електронів за рахунок d- і s-переходів.

Електропровідність вольфраму приблизно, в три рази менше електропровідності отожженной міді і вище, ніж у заліза, нікелю, платини і фосфористої бронзи. Електропровідність ніобію в порівнянні з отожженной міддю при 18 ° С становить 13- 13,3%.

Залежно від зміни температури, тиску та інших параметрів зовнішнього стану питомий електроопір тугоплавких металів-різко змінюється.

Зміна питомого електроопору деяких металів - вольфраму, молібдену, ніобію і танталу від температури.

Надпровідність. При низьких температурах (в даний час нижче 18 ° К) деякі метали і сплави набувають здатність проводити струм без скільки-небудь помітного опору. Такі тіла називаються сверхпроводниками.

Властивостями надпровідності при низьких температурах мають багато тугоплавкі метали. Максимальна температура переходу в надпровідний стан спостерігається у ніобію, а мінімальна - у вольфраму, електроопір металів практично дорівнює нулю; однак при підвищенні температури, навіть незначному, електроопір різко зростає. Теоретичного повного обґрунтування такої поведінки металів поки ще не дано.

Було знайдено, що найвищою температурою надпровідності (18,7 ° К) має сплав ніобій- олово. Надпровідний стан зникає не тільки від зміни температури, але також від накладення певного критичного магнітного поля або пропускання через надпровідник електричного струму великої сили. Надпровідний стан металів в сильному ступені залежить від їх чистоти, ступеня деформації, режимів термообробки і інших чинників.

Термоелектричні властивості. Більшість тугоплавких металів має високу термоелектродвіжущей силою (ТЕДС). Так, при виготовленні стабільних високотемпературних термопар, що дозволяють вести вимірювання понад 2000 ° С, застосовують вольфрам, молібден і реній.

Термоемісійні властивості. Термоемісійні властивості характеризуються роботою виходу електронів. У зміні роботи виходу електронів тугоплавких металів є певна закономірність - збільшення роботи уздовж великих періодів з підвищенням заряду ядра.

Електроеміссіонние властивості металів змінюються в залежності від вмісту домішок. Наприклад, на емісію вольфраму кисень дуже впливає і в дещо меншій мірі впливає на емісію титану, цирконію, гафнію. На емісійні властивості впливають поверхневі явища і щільність упаковки атомів: в монокристалах з різних кристалографічних напрямах емісійні властивості не однакові внаслідок різної - щільності упаковки атомів на різних гранях металевого кристала.

Значна (в 1,5-2 рази) анізотропія емісійних властивостей по різним кристалографічних напрямах спостерігається у вольфраму і молібдену.