Способ термической обработки железнодорожных колес из стали, содержащей, мас.%: С 0,55-0,63, Mn 0,50-0,90, Si 0,22-0,45, Cr ≤0,20, Ni ≤0,25, V 0,02-0,07, Mo 0,04-0,06, Fe – остальное, включающий нагрев колеса до температуры аустенизации, охлаждение рабочего слоя элементов обода колеса, последующую выдержку колеса на воздухе и отпуск, отличающийся тем, что рабочий слой каждого элемента обода колеса охлаждают в течение 300 секунд одновременно, при этом при охлаждении осуществляют регулирование расхода воды или воздуха на каждый элемент обода колеса в периоды охлаждения соответственно: по кругу катания колеса в первый период в течение 15 секунд с расходом воды до 0,012 л/см2⋅с, в период в течение 15 секунд с расходом воды от 0,012 до 0,016 л/см2⋅с, в период в течение 270 секунд с расходом воды от 0,016 до 0,049 л/см2⋅с и по наружной боковой поверхности обода колеса в первый период в течение 15 секунд с расходом воды до 0,035 л/см2⋅с, в период в течение 15 секунд с расходом воды от 0,035 до 0,038 л/см2⋅с, в период в течение 270 секунд от 0,038 до 0,044 л/см2⋅с, а внутреннюю боковую поверхность обода колеса охлаждают в первый период в течение 180 секунд без расхода воды и с расходом воздуха 0,015 м3/см2⋅с, в период в течение 60 секунд с расходом воды до 0,003 л/см2⋅с и расходом воздуха 0,015 м3/см2⋅с, в период в течение 60 секунд с расходом воды от 0,003 до 0,005 л/см2⋅с и расходом воздуха 0,015 м3/см2⋅с.