材質鋼軌的強度、耐磨性以及抵抗沖擊的能力，在很大程度上取決于鋼軌的材質，也就是取決于鋼材的化學成分、金相組織、生產工藝和熱處理質量。鋼軌的化學成分,除含鐵外,還含有碳、錳、硅、硫和磷等。含碳量高，可增加鋼軌的強度,但含碳過高,將使其塑性及沖擊韌性降低。適當提高錳和硅的含量，能增加鋼軌的強度、硬度和韌性。硫和磷是有害雜質，不容許超過規定的限度。此外，在鋼軌中加入適量的鉻、鎳、鉬、釩、鈦或銅等元素制成合金鋼軌，可提高鋼軌的質量。中國自70年代起已生產含稀土、低錳、中硅及含鈦、含銅等低合金鋼軌。為提高軌端部分的抗磨性能,防止壓陷,保證鋼軌全長磨耗均勻，通常在鋼軌的兩端進行軌面淬火，以提高其硬度；全長淬火，鋼軌使用效果更好。
