Известно, что тело при нагревании расширяется, а при охлаждении уменьшается до первоначального размера и формы. Температурный коэффициент линейного расширения а выражает увеличение длины тела при повышении температуры на 1 К и измеряется в К-1. Длину тела после нагревания lt (м) можно найти по формуле
lt=l0+l0??t = l0(t+??t),
где l0—длина тела до нагревания, м: ?t изменение температуры, К.
Кроме коэффициента линейного расширения, изменение состояния тела, в результате нагревания характеризуется температурными коэффициентами поверхностного натяжения ? (К-1) и объемного расширения ? (К-1). Для изотропных тел, а следовательно, для аморфных стекол и эмалей, справедлива формула ?—3?.
Как ни странно, в промышленном эмалировании для характеристики свойств используют преимущественно коэффициент объемного расширения, несмотря на то, что для тонких слоев эмали более применим коэффициент, характеризующий линейное расширение. В связи с этим в дальнейшем при рассмотрении технологических проблем эмалирования будет учитываться только линейное термическое расширение.
Термическое расширение эмалей и их согласование с расширением основы имеет важное значение для сцепления эмалей с металлом и поэтому служит одним из основных факторов, влияющих на качество изделий. Для расчета коэффициента термического расширения по аддитивным формулам существует ряд рекомендаций. Однако большой разброс предлагаемых факторов расчета не позволяет получить однозначных результатов, поэтому математические методы определения коэффициентов термического расширения здесь не разбираются. Но некоторые принципиальные рекомендации все же можно привести.
Варьируя комбинации компонентов шихты, можно добиться того, что термическое расширение эмали становится выше, чем у бытовых стекол, т.е. приближается к коэффициенту термического расширения металлов. Но при этом, как показывает практика, должно быть соблюдено следующее условие. Термическое расширение эмали не должно быть выше термического расширения металла. Также нежелательно, если обе величины будут одинаковы. Для прочного сцепления эмали с металлом необходимо, чтобы коэффициент линейного расширения эмали был несколько меньше, чем у металла. Благодаря этому она находится под небольшим сжимающим напряжением. Установлено, что при обжиге вследствие попадания частиц металла и окислов металлов в эмаль на границе эмаль — металл термическое расширение эмали приближается к расширению металла.