本发明涉及一种提高中碳CrNi3Mo材料锻件晶粒度的热处理工艺，化学成分符合要求的中碳CrNi3Mo锻件第一次正火，加热到930～950℃，保温1～2小时，空冷至600～610℃后保温30～31小时；第二次正火，加热到830～840℃，保温1～2小时，空冷至600～610℃后保温30～32小时；亚温淬火，加热到770～780℃，保温2～4小时，出炉淬火；回火，加热到560～580℃，保温2～4小时，出炉水冷至室温。本发明先采用两次正火热处理，隔断贝氏体组织遗传，调整组织；亚温淬火均匀化组织，进一步细化晶粒；回火得相应机械性能的中碳CrNi3Mo材料锻件，其晶粒度可达到11～12级。