金屬材料受熱時其體積膨脹而變大的性能叫熱膨脹性，一般的說，物質都有受熱膨脹受冷受縮的性能，其受膨脹量與受冷愛縮相等，并且在體積的各方向上，成比例地伸長，為了計算方便，一般使用線膨脹系數，的概念是在溫度長高1K時其增加的長度，與原長度之比，單位是1/k，稱為線脹系數。，這個數值是常溫下測定的，不同溫度下膨脹量并不成比例的增長。
熱膨脹有兩個特點，一是可逆的，即熱膨脹量與冷縮量相同，二是不可避免的，因此在工程上以引起重視。鐵軌不留縫隙，受熱膨脹會使軌道彎曲，鐵橋無伸縮縫，可將其座抵壞。精密儀器、測量器具會因熱膨脹冷縮量造成測量誤差，因此精度高的儀器、量具必須在怛溫下使用。