本发明-一种大尺寸盾构机轴承套圈用钢及其热处理方法，它是由如下的元素和含量组成（按重量百分比计）：C：0.41-0.45、Si：0.17-0.37、Mn：0.60-0.80、Cr：0.90-1.20、Mo：0.15-0.25、Ni：0.50-0.70、P：≤0.015、S：≤0.003、H：≤0.00018、O：≤0.0015；其余部分为Fe和正常的杂质。经合金化设计后的实验钢具有良好的淬透性，端淬实验的淬硬层深度达到40mm以上，比42CrMo高30mm；盾构机轴承套圈整体经调质热处理，表面经感应淬火后，表面淬硬层组织为隐晶马氏体，基体组织为回火索氏体；表面具有较高的硬度，均值为58.5-60.3HRC；心部具有良好的韧性，-20℃冲击韧性AKv均值为106J以上；以及适宜的硬度，均值为272-283HB。同时，实际生产冷却介质的控制工艺窗口也更宽（冷速在10℃/s以上）。从而能够满足大尺寸盾构机轴承套圈用钢综合力学性能的要求。