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Т-54的前身是在1943-1944年期间设计的[[Т-44]]坦克,其研制工作是按照当时苏联装甲车辆发展的大方向进行的。Т-44旨在取代正在大规模生产的[[Т-34]],作为[[苏联红军|红军]]新式主力中型坦克,采用了与后者完全不同的布局。但Т-44仍然采用了与[[Т-34-85]]相同的火炮,即56倍口径长的85毫米[[ЗИС-С-53]]火炮,从而严重限制了该装备的火力。
1944年夏,[[第183号工厂第183厂]]开始研制能够装备100毫米加农炮的Т-44改进型,最初被命名为'''Т-44В'''。8月20日,该项目被上报给苏联坦克工业人民委员[[维·亚·马雷舍夫]],在得到批准后被定名为'''Т-54'''。
1945年1月,Т-54原型车被送到[[库宾卡试验场]]进行测试。该原型车在外形上与Т-44仍然相似,但却拥有能够安装100毫米火炮的新式炮塔,其正面装甲从120毫米增加到180毫米,侧面装甲从90毫米增加到90-150毫米,但形状没有重大变化。另外,车体正面装甲也增加到了120毫米,而侧面也增加了5毫米装甲。因此,Т-54相比Т-44在质量上不可避免的增加了,同时使底盘和悬挂发生了变化,增加了负重轮的宽度和履带的接触面积。
1945年3月11日,Т-54进入国家测试阶段,其较好的性能得到了测试委员会的青睐,而且仅增重3.7吨便获得了比Т-44的防护能力。
1945年7月,第183号工厂设计局在考虑测试委员会的意见后,制造了一台新的Т1945年7月,第183厂设计局在考虑测试委员会的意见后,制造了一台新的Т-54原型车,该车则采用了类似[[ИС-3]]的圆形炮台,其正面厚度达到了200毫米,侧面也有125-160毫米,炮塔垂直倾角为45°。该样车在库宾卡试验场进行了测试,得到了国家委员会推荐并开始大规模生产。
1946年4月29日,根据[[苏联部长会议]]第960-402号法令,Т-54进入[[苏联武装力量]]服役。
** '''Т-54БК'''('''137КЦ工程'''):基于Т-54Б的指挥车型号,设计于1958年。该车安装了Р-112短波无线电台、ТНА-2导航设备和АБ-1П/30蓄电设备。
* '''Т-54К'''('''137К工程'''):1958年在Т-54基础上设计的指挥车型号。
* '''139工程''':1955年2月24日[[苏联部长会议]]命令第183号工厂设计的Т命令第183厂设计的Т-54现代化改进型号,该型号拟采用新式驱动轮、100毫米Д-54Т加农炮和ТВН-1夜视仪。但由于新式火炮的开发以及弹药设计问题,139工程最终未被采用。* '''141工程''':第183号工厂在1952-1954年期间以Т:第183厂在1952-1954年期间以Т-54为基础设计的改进型,该车装备了一门100毫米Д-54火炮,改变了ТШ-22А瞄准镜的刻度以及弹药架的构造,使其弹药基数达到34发。但由于火炮烟尘的污染问题以及射击精度问题,该型号未被采用。
* '''ПСТ-54'''('''485工程'''):1951年基于Т-54设计的两栖型号,由[[全俄交通机械工程科学研究所]]主导设计,1957年进入部队服役,[[奥卡河造船厂]]参与了该装备的生产。
* '''614工程''':1962年由[[鄂木斯克交通机械制造厂]]设计局设计的改进型号,计划在Т-54上引入[[9М14]]反坦克导弹,但由于缺乏对小型武器的防护以及坦克必须停车才能发射火箭,所以未被投入使用。