Эмалирование представляет собой процесс соединения двух материалов с различными свойствами. И несмотря на то, что температурные коэффициенты расширения обоих материалов близки по значению и в зоне соединения эмали с металлом сближаются еще больше, возникновение механических напряжений при нагревании неизбежно. На рисунке схематично показан данный процесс. При нагреве в печи от комнатной температуры до температуры обжига оба материала расширяются, причем металл расширяется больше, чем эмаль. При температуре обжига эмаль в расплавленном состоянии смачивает поверхность металла, и два различных материала соединяются в одно целое. Эмаль и металл при обжиге расширяются, причем на исходном образце длиной l0 эмаль удлиняется на lэ, а металл — на lм.
После выгрузки из муфеля система эмаль — металл при охлаждении сжимается. Прочное соединение и сцепление препятствуют обоим материалам вновь принять первоначальный размер l0. Металл, удлинившийся больше, из-за присоединенной эмали может принять только лишь длину l'м; эмаль, удлинившаяся при нагреве меньше, из-за уменьшения размеров металлической подложки сжимается до величины l'э.
Благодаря тому, что оба материала взаимно препятствуют принятию первоначального размера l0, возникают усилия деформации, стремящиеся восстановить состояние равновесия. На рисунке показаны эпюры напряжений, возникающих из-за различия температурных коэффициентов линейного расширения материалов.
Эмаль находится под небольшим напряжением сжатия (?э и ?'э), что не только способствует более прочному сцеплению эмали с металлом, но и оказывает положительное действие на ее механические свойства. Здесь можно провести аналогию с закаленным автомобильным стеклом, которое после соответствующей обработки находится под напряжением сжатия. Благодаря своей относительно высокой прочности при сжатии эмаль, не разрушаясь, может воспринимать значительные нагрузки. Возникающие вследствие этого в металле напряжения растяжения ?м и ?'м не оказывают вредного воздействия на такой пластичный материал, как металл. Кроме этих нормальных напряжений, действующих перпендикулярно плоскости сечения, параллельно поверхности сцепления действуют касательные напряжения сдвига ?м и ?'м, которые являются причиной того, что и в поперечном направлении протекают те же процессы удлинения и усадки, и в материале остаются напряжения также и в данном направлении.
Только в направлении, перпендикулярном к плоскости сцепления, почти не существует напряжений растяжения и сжатия, и этими силами можно пренебречь. Напряжения сдвига в композиционной системе эмаль — металл в площади поперечного сечения не постоянны: в плоскости сцепления они имеют наибольшее значение и уменьшаются к краевым зонам.
При последующей обработке и эксплуатации изделия возникают дополнительные силы и связанные с ними нагрузки и напряжения, действующие на покрытое эмалью изделие. Вследствие этого возникают дополнительные напряжения, которые накладываются на уже существующие термические напряжения, что может привести к превышению допустимых прочностных нагрузок, из-за чего эмаль растрескивается или скалывается. Всегда следует помнить о высокой чувствительности хрупкого стекла к напряжениям изгиба и растяжения.