วัสดุรางหนักเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดประสิทธิภาพ เช่นเดียวกับรากฐานที่สำคัญมันสนับสนุนบทบาทที่สำคัญของรถไฟหนักในการขนส่งทางรถไฟ
เหล็กกล้าหนักเป็นวัสดุหลักสำหรับการผลิตรางหนักและองค์ประกอบทางเคมีมีความต้องการอย่างเข้มงวด โดยปกติแล้วเนื้อหาคาร์บอน (c) อยู่ระหว่าง {{0}}. 65% และ 0. 75% คาร์บอนเป็นองค์ประกอบสำคัญที่มีผลต่อความแข็งแรงและความแข็งของเหล็ก ภายในช่วงเนื้อหานี้มันสามารถให้รางหนักเพียงพอที่จะทนต่อแรงกดดันอย่างมากในระหว่างการทำงานของตู้รถไฟและยานพาหนะ เนื้อหาแมงกานีส (Mn) โดยทั่วไป 0. 8% ถึง 1. 0% แมงกานีสสามารถปรับปรุงความแข็งแรงและความทนทานของเหล็กและเพิ่มประสิทธิภาพที่ครอบคลุมของรางหนัก เนื้อหาซิลิคอน (Si) อยู่ระหว่าง 0. 20% และ 0.25% ซิลิคอนสามารถปรับปรุง deoxidation ของเหล็กปรับปรุงความแข็งแรงและความแข็งของเหล็กและยังมีผลบางอย่างต่อความต้านทานการสึกหรอของรางหนัก
เกรดเหล็กที่แตกต่างกันมีลักษณะที่แตกต่างกัน รางที่มีแมงกานีสธรรมดาที่มีผลกระทบของแมงกานีสแสดงความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอในสภาพแวดล้อมการขนส่งทางรถไฟทั่วไปและเป็นหนึ่งในวัสดุรถไฟหนักที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย รางเหล็กคาร์บอนที่มีส่วนผสมของทองแดงเนื่องจากการเพิ่มองค์ประกอบทองแดงมีความต้านทานการกัดกร่อนบางอย่างและเหมาะสำหรับการวางในบางพื้นที่ที่ไวต่อการกัดกร่อนเช่นทางรถไฟใกล้กับต้นไม้ริมทะเลและโรงงานเคมี รางเหล็กที่มีทองแดงที่มีซิลิกอนสูงรวมข้อดีขององค์ประกอบซิลิกอนและทองแดงและมีประสิทธิภาพที่ดีในความแข็งแรงความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานการกัดกร่อน
ในขณะที่การขนส่งทางรถไฟพัฒนาไปสู่ความเร็วสูงและภาระหนักความต้องการสำหรับวัสดุรางหนักก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน เพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านี้บุคลากร R&D กำลังสำรวจสูตรวัสดุและกระบวนการผลิตใหม่อย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่นผ่านเทคโนโลยี microalloying จำนวนการติดตามองค์ประกอบของโลหะผสมเช่น niobium, vanadium และ titanium จะถูกเพิ่มเข้าไปในเหล็กกล้าหนักเพื่อปรับแต่งธัญพืชและปรับปรุงความแข็งแรงความทนทานและความต้านทานการสึกหรอของรางหนัก วัสดุรถไฟหนักใหม่เหล่านี้สามารถรับมือกับผลกระทบความถี่สูงของรถไฟความเร็วสูงและแรงกดดันอย่างมากของรถไฟที่มีน้ำหนักมากขยายอายุการใช้งานของรางรถไฟขนาดใหญ่และให้ความมั่นใจกับความปลอดภัยและประสิทธิภาพของการขนส่งทางรถไฟ การเพิ่มประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องและนวัตกรรมของวัสดุรถไฟหนักเป็นหนึ่งในแรงผลักดันที่สำคัญสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมรถไฟ