Les principaux matériaux utilisés pour fabriquer les cadres de vélo sont : l'acier, l'alliage d'aluminium, l'alliage de titane, l'alliage de magnésium, l'alliage de scandium, la fibre de carbone, etc. Généralement, les cadres disponibles sur le marché sont en acier, en alliage d'aluminium, en alliage de titane et en fibre de carbone. L'alliage de scandium et l'alliage de magnésium sont des matériaux relativement nouveaux et moins courants.
Pour comprendre les propriétés de ces matériaux, il est nécessaire de connaître quelques concepts et paramètres de base :
1. Force. Imaginez un poids suspendu à l’autre extrémité d’une tige métallique, suffisamment lourd pour provoquer une déformation permanente. C'est-à-dire que lorsque le poids est retiré, la tige métallique reste pliée et ne peut pas reprendre complètement sa forme d'origine ; c'est ce qu'on appelle le rendement. La force requise pour atteindre la limite d'élasticité varie en fonction du matériau ; c'est ce qu'on appelle la force. La force est liée à la durabilité du cadre mais pas à la qualité de conduite. La résistance est déterminée par la limite d'élasticité du matériau. La limite d'élasticité est considérablement affectée par la qualité des tubes du cadre, le processus de traitement thermique et la composition de l'alliage (pour certaines marques).
2. La rigidité (ou rigidité) peut être décrite comme suit : Imaginez une tige métallique dont une extrémité est fixée à une pince. Un poids est appliqué à l’autre extrémité, provoquant une flexion temporaire de la tige. Lorsque le poids est retiré, la tige reprend immédiatement sa forme initiale. Le même poids appliqué à différents matériaux produira différents degrés de flexion ; c'est la raideur. La rigidité affecte la qualité de conduite d'un cadre de vélo, car le cadre est le plus susceptible de se déformer lors d'une conduite normale. La rigidité est déterminée par le module d'élasticité du matériau et, surtout, le module d'élasticité est indépendant de la qualité du métal et de la composition de ses alliages. Par exemple, tous les types d’acier ont essentiellement le même module d’élasticité.
