Właściwości fizyczne Szyny kolejowe i inne muszą się odznaczać dużą wytrzymałością na zginanie i ścieranie, twardością i jednocześnie pewną ciągliwością, a ponadto sprężystością i trwałością. Obecnie szyny są wyrabiane tylko ze stali uzyskanej w procesie konwertorowym lub elektrycznym. Tak wytopiona stal jest często poddawania obróbce pozapiecowej i odgazowywana, a następne odlewana w procesie COS. W skład stali szynowej – oprócz żelaza – wchodzą: węgiel 0,4-0,80%, mangan 0,6-1,3%, krzem do 0,5%, fosfor do 0,035% oraz siarka do 0,035%. Od zawartości tych składników zależą właściwości stali szynowej. Efektywnym sposobem podwyższenia trwałości szyny jest stosowanie stali o zwiększonej wytrzymałości na rozciąganie, dzięki czemu szyny są bardziej odporne na zużycie, zmęczenie, a także zwiększa się odporność szyny na obciążenia udarowe. Osiąga się to na dwa sposoby: albo przez modyfikację podstawowego składu chemicznego stali (głównie dodatek chromu i/lub wanadu), albo przez poddanie gotowych szyn procesom obróbki termicznej (np. hartowanie główki).