Teški željeznički materijal ključni je faktor koji određuje njegove performanse. Kao i kamen temeljac, on podržava važnu ulogu teške željeznice u željezničkom prijevozu.
Teški željeznički čelik glavni je materijal za proizvodnju teških tračnica, a njegov kemijski sastav ima stroge zahtjeve za raspon. Obično je sadržaj ugljika (c) između {{0}}. 65% i 0. 75%. Ugljik je važan element koji utječe na čvrstoću i tvrdoću čelika. Unutar ovog raspona sadržaja može pružiti teške šine dovoljno snage da izdrži ogroman pritisak tijekom rada lokomotiva i vozila. Sadržaj mangana (Mn) općenito je 0. 8% do 1. 0%. Mangan može poboljšati snagu i žilavost čelika i poboljšati sveobuhvatne performanse teških tračnica. Sadržaj silicija (SI) je između {0. 20% i 0,25%. Silicij može poboljšati deoksidaciju čelika, poboljšati čvrstoću i tvrdoću čelika, a također ima određeni utjecaj na otpornost na habanje teških tračnica.
Različite čelične ocjene imaju različite karakteristike. Obične šine koje sadrže mangan, s učinkom mangana, pokazuju dobru snagu i otpornost na habanje u uobičajenom okruženju željezničkog prijevoza, a jedan su od široko korištenih teških željezničkih materijala. Trake od ugljičnih čelika koje sadrže bakar, zbog dodavanja bakrenih elemenata, imaju određenu otpornost na koroziju i pogodne su za polaganje u nekim područjima podložnim koroziji, poput željezničkih pruga u blizini morskih i kemijskih biljaka. Čelične tračnice koje sadrže bakra kombiniraju prednosti silikonskih i bakrenih elemenata i imaju dobre performanse u čvrstoći, otpornosti na habanje i otpornosti na koroziju.
Kako se željeznički prijevoz razvija prema velikoj brzini i velikom opterećenju, povećavaju se i zahtjevi za teškim željezničkim materijalima. Kako bi zadovoljile ove potrebe, osoblje za istraživanje i razvoj stalno istražuje nove materijalne formule i proizvodne procese. Na primjer, putem tehnologije mikro -a, u tragovima se dodaju količine legura poput Niobium, Vanadium i Titanium u teški željeznički čelik kako bi se dodatno pročistili zrna i poboljšali snagu, žilavost i otpornost na teške šine. Ovi novi teški željeznički materijali mogu se bolje nositi s visokofrekventnim utjecajem brzih vlakova i ogromnim pritiskom vlakova s velikim opterećenjem, proširiti uslužni vijek teških tračnica i osigurati sigurnost i učinkovitost željezničkog prijevoza. Kontinuirana optimizacija i inovacija teških željezničkih materijala jedna je od važnih pokretačkih snaga za razvoj željezničke industrije.