Les arbres forgés sont généralement fabriqués à partir d'acier à haute résistance ou d'acier allié pour garantir une résistance et une ténacité suffisantes dans des conditions de charge et de contraintes élevées. Les matériaux courants comprennent l'acier au carbone moyen-(tel que l'acier 45), l'acier à faible-alliage à haute résistance-(tel que 40Cr et 35CrMo) et les aciers alliés spéciaux. L'acier au carbone moyen-est-rentable et facile à usiner, ce qui le rend adapté aux arbres ayant des exigences de charge modérées. Les aciers faiblement-alliés à haute résistance-à haute résistance-améliorés avec des éléments comme le chrome, le molybdène et le nickel-offrent une résistance à la traction, à l'usure et à la fatigue considérablement améliorées, ce qui les rend idéaux pour les machines lourdes-de service ou à grande vitesse-.
Les propriétés des matériaux des arbres forgés dépendent également des processus de traitement thermique. Des traitements tels que la trempe et le revenu, la cémentation et le durcissement peuvent améliorer la dureté, la ténacité et la résistance à l'usure de l'acier. Par exemple, les tourillons d'arbre subissent souvent une trempe et un revenu pour obtenir une dureté de surface et une résistance à l'usure élevées, tandis que le noyau de l'arbre conserve une ténacité élevée pour éviter la rupture sous des charges de couple ou d'impact. À mesure que la demande industrielle en matière de composants légers et de résistance à la corrosion augmente, les arbres forgés destinés à des applications spécialisées peuvent utiliser de l'acier inoxydable ou des aciers alliés à haute -performance. Dans les équipements marins et les machines de traitement chimique, par exemple, des arbres en acier inoxydable sont utilisés pour résister à la corrosion causée par l'eau salée ou les milieux corrosifs, prolongeant ainsi la durée de vie.