钢轨的材质主要是 优质碳素结构钢。这是因为钢轨需要承受列车荷载，具备高强度、高硬度、耐磨性和耐腐蚀性等特性。优质碳素结构钢正好满足这些要求。此外，也存在其他材质的钢轨，例如铸铁钢轨和热轧带肋钢轨等，但它们各自具有不同的特点和适用场景，需要根据具体需求进行选择。
钢轨的制造过程中，通常采用平炉或氧气转炉冶炼的碳素镇静钢进行轧制。这些钢轨能够承受机车车辆的运行压力及冲击载荷，并且在电气化铁路和自动闭塞信号线路上，还可以兼作电路导体。
钢轨的材质选择还需考虑其机械性能，包括抗拉强度、耐磨性及硬度等。通过调整钢中的碳含量，可以显著改善钢轨的性能。例如，提高含碳量可以使平炉钢轨的耐磨性能提高60%。
在实际应用中，不同类型的钢轨适用于不同的铁路线路。重轨通常用于承受较大轴重和行车速度的线路，而轻轨则适用于轴重和行车速度较低的线路。钢轨的断面设计需要综合考虑抗弯能力、轨头的抗压和耐磨能力、轨底的支承面积以及抗倾倒能力等因素，以确保铁路的安全运行。