Els principals materials utilitzats per fabricar quadres de bicicletes inclouen: acer, aliatge d'alumini, aliatge de titani, aliatge de magnesi, aliatge d'escandi, fibra de carboni, etc. Generalment, els quadres disponibles al mercat són d'acer, aliatge d'alumini, aliatge de titani i fibra de carboni. L'aliatge d'escandi i l'aliatge de magnesi són materials relativament nous i menys comuns.
Per entendre les propietats d'aquests materials, és necessari conèixer alguns conceptes i paràmetres bàsics:
1. Força. Imagineu-vos un pes penjat a l'altre extrem d'una vareta metàl·lica, prou pesada com per provocar una deformació permanent. És a dir, quan s'elimina el pes, la vareta metàl·lica roman doblegada i no pot tornar completament a la seva forma original; això s'anomena rendiment. La força necessària per aconseguir el rendiment varia segons el material; això s'anomena força. La força està relacionada amb la durabilitat del quadre però no amb la qualitat de conducció. La resistència està determinada per la resistència a la fluència del material. La resistència a la fluència es veu afectada significativament per la qualitat del tub del marc, el procés de tractament tèrmic i la composició de l'aliatge (per a algunes marques).
2. La rigidesa (o rigidesa) es pot descriure de la següent manera: Imagineu una vareta metàl·lica amb un extrem fixat a una pinça. S'aplica un pes a l'altre extrem, fent que la vareta es doblegui temporalment. Quan s'elimina el pes, la vareta torna immediatament a la seva forma original. El mateix pes aplicat a diferents materials produirà diferents graus de flexió; això és rigidesa. La rigidesa afecta la qualitat de conducció d'un quadre de bicicleta perquè el quadre és més susceptible a la deformació durant la conducció normal. La rigidesa ve determinada pel mòdul d'elasticitat del material i, sobretot, el mòdul d'elasticitat és independent de la qualitat del metall i de la composició dels seus aliatges. Per exemple, tots els tipus d'acer tenen essencialment el mateix mòdul d'elasticitat.
