Raske raudteematerjal on võtmetegur, mis määrab raske raudtee jõudluse. Erinevatel materjaliomadustel on raske raudtee transpordi raske raudtee jõudlus.
Raske raudteeteras on peamine materjal raske raudtee tootmiseks ja selle keemilise koostise ranged nõuded on ranged. Süsiniku (c) sisaldus on tavaliselt {{0}} vahel. 65% ja 0,75%. Süsinik mängib terases olulist rolli ja sellel on otsustav mõju terasele ja kõvadusele. Selles konkreetses sisuvahemikus võib süsinik anda raskeid rööpaid piisavalt jõudu, mis võimaldab neil vastu pidada töötavate vedurite ja sõidukite tekitatud tohutule rõhkule. Näiteks raskeveokite transportimisel võib iga rong vedada kümneid tuhandeid tonnisid. Rasked rööpad peavad sellise tohutu kaalu toetamiseks tuginema süsiniku suurele tugevusele ja tagama, et rada ei deformeerunud ega kahjustatud liigse rõhu tõttu.
Mangaani (Mn) sisu on üldiselt {{0}}. 8% kuni 1,0%. Mangaani lisamine võib märkimisväärselt parandada terase tugevust ja sitkust. Raudteevedude ajal ei pea rasked rööpad mitte ainult kandma sõidukite staatilist raskust, vaid peavad ka rongi alguses tekitatud dünaamilise löögikoormusega hakkama saama, kiirendab, pidurdab ja läbib kõveraid. Mangaani poolt täiustatud sitkus võib tagada, et rasked rööpad ei ole keerukates stressitingimustes purunemiseks altid, tagades rongiohutuse. Näiteks kui kiire rong läbib kõvera, allutatakse rasketele rööbastele suuri külgmisi jõude ja löögijõude. Mangaani parandatud sitkus võimaldab rasketel rööbastel nendele välistele jõududele tõhusalt vastu seista ja radahaiguste esinemist vähendada.
Räni (Si) sisu on vahemikus {{0}}. 20% ja 0,25%. Ränion võib parandada terase deoksüdatsiooni, suurendada terase tugevust ja kõvadust ning avaldada positiivset mõju ka raskete rööbaste kulumiskindlusele. Rongi pikaajalise töö ajal põhjustab rataste ja raskete rööbaste vahel sagedane hõõrdumine raskete rööbaste pinnal. Räni aitab parandada raskete rööbaste kulumiskindlust ja pikendada raskete rööbaste kasutusaega. Võttes näitena hõivatud raudteeliini, sõidab iga päev suur arv ronge ja raskete rööbaste pinda hõõrutakse pidevalt. Räni võib aeglustada raskete rööbaste kulumiskiirust, vähendada hoolduskulusid ja parandada raudteeveo majandust.
Kuna raudtee transport areneb kiire ja raske koormuse suunas, suurenevad ka raskete raudteematerjalide nõuded. Nende suuremate nõudmiste täitmiseks jätkavad teadus- ja arendustegevuse töötajad uurimist ja uuendusi, võttes kasutusele uued materiaalsed valemid ja tootmisprotsessid. Näiteks mikroralonatsioonitehnoloogia kaudu lisatakse rasketele raudteeterasele legeerivaid elemente nagu nioobium, vanaadium ja titaan. Need mikroelemendid võivad teravilja täpsustada ja märkimisväärselt parandada raskete rööbaste tugevust, sitkust ja kulumiskindlust. Uus raske raudteematerjal suudab paremini hakkama kiirete rongide kõrgsagedusliku mõjuga ja raskekoormate rongide tohutu survega, pikendada tõhusalt raskete rööbaste kasutusaega ja pakkuda kindlaid garantiisid raudteeveo ohutuseks ja tõhususeks. Raskete raudteematerjalide omadused mõjutavad otseselt raskete rööbaste jõudlust. Materjalide pidev optimeerimine ja uuenduslikud materjalid on raudteetööstuse säästva arengu jaoks oluline edasiviiv jõud.