本发明公开了一种提高ZG35Mn合金铸钢强度和韧性的热处理工艺，包括以下步骤：首先，进行淬火处理：空炉预热至880℃～980℃，待温度稳定后，将所述ZG35Mn合金铸钢放入炉中，温度加热至880℃～980℃，保温60～120min后将其取出水冷至室温；然后，进行回火处理：炉温预热至650℃，将完成淬火的ZG35Mn合金铸钢放入炉中，温度加热至650℃，保温90～150min后将其取出在空气中自然冷却。本发明的热处理周期更短，且经本发明的热处理工艺对ZG35Mn合金铸钢进行热处理后，其机械性能大幅度提升，抗拉强度大于628MPa，伸长率大于23.5％。