I metalli refrattari sono elementi metallici della tavola periodica con diverse caratteristiche distinte. Hanno punti di fusione superiori a 3,632° Fahrenheit (2,000° Celsius) e sono solidi a temperatura ambiente. Sono inoltre straordinariamente resistenti agli elementi di usura come la deformazione da scorrimento, che è un cambiamento di forma che subiscono i metalli ordinari quando esposti a sollecitazioni. Esistono cinque metalli refrattari consolidati, tra cui niobio, molibdeno, tantalio, tungsteno e renio. Tuttavia, altri elementi e composti metallici sono talvolta inclusi in questo gruppo, tra cui cromo, leghe di tungsteno e una lega di molibdeno che contiene titanio e zirconio, nota come TZM.
La resistenza al calore dei metalli refrattari del tungsteno è un buon esempio di una di queste proprietà. È così grande che, anche quando viene riscaldato a una temperatura di 1,832° Fahrenheit (1,000° Celsius), mostra ancora due volte la forza che l’elemento di ferro ha a temperatura ambiente. Ciò lo rende utile per applicazioni come i coni di naso dei razzi, come filamenti di lunga durata nelle lampadine a incandescenza e come additivo per l’acciaio utilizzato nella saldatura e in altre applicazioni ad alta temperatura. L’acciaio inossidabile contiene anche tungsteno per aumentare la sua proprietà di resistenza alla corrosione dei metalli refrattari, per l’uso nelle tubazioni industriali in cui vengono elaborati prodotti chimici forti e caustici.
Poiché i metalli refrattari si consumano a una velocità notevolmente ridotta, sono anche ampiamente utilizzati nella produzione di componenti che devono dimostrare una resistenza all’abrasione a lungo termine, come boccole e ugelli. Molti di questi componenti sono utilizzati in macchinari ad alte prestazioni, come nell’industria aerospaziale o nella produzione di elettronica di semiconduttori. Le leghe di tungsteno, come TZM, niobio e cromo, sono più spesso utilizzate per queste applicazioni. Anche il cromo è incluso nella categoria di resistenza all’ossidazione dei metalli refrattari, perché è un rivestimento altamente durevole per i cuscinetti.
Altre proprietà dei metalli refrattari mirano ai loro usi in diversi settori specifici. Il molibdeno ha un coefficiente di espansione molto prevedibile, che lo rende un metallo chiave nelle termocoppie e nei dissipatori di calore dei computer, mentre la reattività chimica unica del renio gli conferisce applicazioni in processi come l’idrocracking, la scomposizione del petrolio in molecole più semplici. Il niobio è impiegato nella progettazione di centrali nucleari ed è un metallo ideale per i superconduttori, poiché ha un livello molto basso di assorbimento di neutroni. Il tantalio è utilizzato nell’industria aerospaziale e nelle apparecchiature chirurgiche a causa della sua natura inerte a contatto con fluidi e tessuti corporei. Il tungsteno e i suoi composti sono ampiamente utilizzati come metallo rinforzante in tutto, dall’estrazione mineraria alle industrie di trivellazione petrolifera, con una tale richiesta che gran parte del metallo viene recuperato dai rottami.