轴的材料种类很多，选择时主要应考虑轴的强度及耐磨性要求；轴的热处理方法及机械加工工艺性的要求；轴的材料来源和经济性等。
轴的常用材料是碳钢和合金钢。毛坯多用轧制圆钢和锻件。碳钢制造轴尤为为广泛，其中一般用途的轴最常用的是45钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。
合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，多用于对强度、耐磨性、尺寸重量、工作温度等有特殊要求的轴。
在一般温度下，各种合金钢与碳素钢的弹性模量相差不多，因此在选择钢的种类和决定热处理方法时，所根据的是轴所需要的强度和耐磨性而不是弯曲和扭转刚度。对于特殊要求的电机，会通过调质的方式进行处理，以满足对应工况的强度要求。
调质是指一种用以改善钢铁材料综合力学性能的热处理工艺。即在淬火后再经高温回火处理。其目的在于使钢铁零部件获得强度与韧性的良好配合，既有较高的强度，又有优良的韧性、塑性、切削性能等。一些合金钢或低合金钢必须经调质后才可获得良好综合性能，这些钢也可称为调质钢。球墨铸铁调质处理后既可提高强度，又可改善硬度和耐磨性。
调质处理广泛用于要求具有优良综合性能，特别是在交变载荷下工作的结构零件，如汽车的轴、齿轮，航空发动机的涡轮轴、压气机盘等。需要感应加热淬火的结构钢零件，在表面淬火之前，通常都先进行调质，以获得细小而均匀的索氏体，有利于表面淬硬层，也可使心部获得良好的综合力学性能。
氮化零件在渗氮前经过调质处理可以改善钢的加工性能，还能为渗氮作好组织准备。为了使量具在淬火前得到较高的光洁度，消除粗加工造成的应力，减小淬火变形，并使淬火后的硬度高而均匀，可在精加工前进行调质处理。对于锻造后存在网状碳化物或晶粒粗大的工具钢，可采用调质处理消除碳化物网并细化晶粒，且使碳化物球化改善可切削性，为最终热处理作好组织准备。
淬火是第一步工序，加热温度依钢的成分而定，淬火介质则根据钢淬透性和钢件尺寸选择。钢淬火后内应力大，很脆，必须进行回火，以便消除应力，增加韧性，调整强度。回火是使调质钢力学性能定型化的最重要工序。各种钢力学性能随回火温度变化的曲线，又称为钢的回火曲线，可以作为选择回火温度的依据。对某些合金调质钢的高温回火，要注意防止出现第二类回火脆性，以保证钢的使用性能。
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