Изобретение относится к способу термомеханического упрочнения гребня железнодорожного колеса. Способ включает создание упрочненного слоя металла в области гребня колеса путем разогрева локального участка гребня до температур выше критических точек аустенитного превращения и последующего быстрого охлаждения, при этом нагрев поверхностного слоя металла в области гребня колеса осуществляют за счет теплоотдачи от разогретого до температур 1100-1200οС фасонного ролика, имеющего форму, повторяющую профиль локального участка гребня, подлежащего термической обработке, который обкатывают по окружности колеса, а охлаждение разогретого слоя металла в области гребня колеса осуществляют путем аэрозольного распыления охлаждающей жидкости, подаваемой через форсунку. Технический результат заключается в получении равномерной глубины и твердости упрочненного слоя как по поверхности гребня, от ножки до вершины, так и по диаметру всего колеса, а также в повышении производительности термообработки. 1 ил.