一种GCr15SiMn钢的热处理方法，属于冶金技术领域。本发明的方法通过对大截面GCr15SiMn钢热轧棒材进行预热处理，消除了网状碳化物，并获得了具有均匀索氏体组织的组织，然后通过在球化退火过程中缩短保温时间、严格控制冷却速度和温度区间，获得了性能良好的球化退火GCr15SiMn钢。本发明球化退火后的GCr15SiMn钢的显微组织和显微硬度均符合国家标准，完全满足后续机械加工的要求；所获得的细小、均匀、弥散、圆整的碳化物颗粒，为轴承钢的最终热处理提供了良好的组织准备；并且大大缩短了球化退火时间，将球化退火时间从15～20h，缩短到8h以内，既节约能源，又缩短了生产周期，具有良好的应用前景。