Geschmiedete Wellen werden in der Regel aus hochfestem Stahl oder legiertem Stahl hergestellt, um eine ausreichende Festigkeit und Zähigkeit unter Bedingungen hoher Belastung und Beanspruchung zu gewährleisten. Zu den gängigen Materialien gehören mittel-Kohlenstoffstahl (z. B. 45-Stahl), niedrig-legierter hoch-fester Stahl (z. B. 40Cr und 35CrMo) und spezielle legierte Stähle. Stahl mit mittlerem -Kohlenstoffgehalt ist kostengünstig-und leicht zu bearbeiten, sodass er für Wellen mit mäßigen Belastungsanforderungen geeignet ist. Niedrig-hoch-feste Stähle-angereichert mit Elementen wie Chrom, Molybdän und Nickel-bieten eine deutlich verbesserte Zugfestigkeit, Verschleißfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit und eignen sich daher ideal für Hochleistungs- oder Hochgeschwindigkeitsmaschinen.
Die Materialeigenschaften geschmiedeter Wellen hängen auch von Wärmebehandlungsprozessen ab. Behandlungen wie Abschrecken und Anlassen, Aufkohlen und Härten können die Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit des Stahls verbessern. Beispielsweise werden Wellenzapfen häufig vergütet, um eine hohe Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit zu erreichen, während der Wellenkern eine hohe Zähigkeit beibehält, um einen Bruch bei Drehmoment- oder Stoßbelastungen zu verhindern. Da die industriellen Anforderungen an leichte Komponenten und Korrosionsbeständigkeit steigen, können für geschmiedete Wellen für spezielle Anwendungen Edelstahl oder hochleistungsfähige legierte Stähle verwendet werden. In Schiffsausrüstungen und chemischen Verarbeitungsmaschinen werden Edelstahlwellen beispielsweise verwendet, um Korrosion durch Salzwasser oder korrosive Medien zu widerstehen und so die Lebensdauer zu verlängern.