Соединение металлов без расплавления — это взаимодействие тонких поверхностных слоев твердых тел. Физико-механические же свойства тонкого поверхностного слоя твердого тела отличаются от свойств его в объеме. Это обусловлено аномальными свойствами поверхностных атомов в кристаллической решетке твердых тел, наличием на поверхности адсорбированных газов и окисных пленок, воздействием инструмента при механической обработке.
Как было отмечено динамические свойства и энергетические характеристики атомов на физически чистой поверхности твердого тела отличаются от свойств тех же атомов, расположенных в объеме. Экспериментальные исследования, проведенные на меди, никеле, молибдене и других металлах, показали, что в среднем квадрат амплитуды колебаний поверхностных атомов в направлении, нормальном к поверхности, вдвое, а параллельном ей на 30% выше, чем у атомов внутри кристалла. С увеличением расстояния от свободной поверхности амплитуда колебаний атомов быстро стабилизируется. Колебания атомов в пятом от поверхности атомном слое практически аналогичны колебаниям атомов в объеме.