穿甲弹是一种典型的动能弹，依靠弹丸强度、重量和速度穿透装甲的炮弹，现代穿甲弹弹头很尖，弹体细长，采用钢合金、贫铀合金等制成，强度极高。
穿甲弹个个都长着非常坚硬的脑袋壳（即弹头）是坦克、飞机、军舰式装甲车辆的死对头。当然，对付混凝土工事，它也照样当仁不让，这是因为：
它的弹体特别结实，由合金钢（或钨、铀合金）制成，弹体前端都是实心的，还有防裂槽，不怕在撞击目标的瞬间破碎或折断。
它的速度高，贯穿能量大，能洞穿较厚的装甲和流线型外形，同时还配有延期引信，在钻进目标“内脏”后再爆炸。
它的射击精度高，加之身体都是流线型，能在飞行中减少空气阻力，瞬息间直接命中坦克或飞机等活动目标。
穿甲弹定义
穿甲弹是指依靠弹丸的动能穿透装甲、摧毁目标的炮弹。其特点为初速高，直射距离大，射击精度高，是坦克炮和反坦克炮的主要弹种。也配用于舰炮、海岸炮、高射炮和航空机关炮。用于毁伤坦克、自行火炮、装甲车辆、舰艇、飞机等装甲目标。也可用于破坏坚固防御工事。
穿甲弹的原理
穿甲弹素以强拱硬钻而著称，也就是俗话说的硬碰硬。它主要靠弹丸命中目标时的大动能和本身的高强度击穿钢甲。俗话说，“打铁先得自身硬”。
要击穿目标的装甲，没有一副硬朗的身子骨是不行的。因此，穿甲弹的弹丸，都是用比坦克装甲硬得多的高密度合金钢、碳化钨等材料制成的。穿甲弹个个都长着非常坚硬的脑袋壳（即弹头），是坦克、装甲车辆的死对头。当然，对付混凝土工事，它也照样当仁不让。
发射时，穿甲弹丸在膛内高温高压气体作用下，一触及目标，就会把钢甲表面打个凹坑，并且将凹坑底面的钢甲像冲塞子一样给顶出去。这时候，弹丸头部虽然已经破裂，而弹体在强大惯性力的冲击下，仍会继续前冲。
当撞击力达到一定数值时，引信被触发点燃，就引起了弹丸装药的爆炸。这时，在每平方厘米面积上，可产生数十吨至数百吨的高压，从而杀伤坦克内的乘员、破坏武器装备。
穿甲弹的历史
穿甲弹早在十九世纪便已在战场厮杀，当时，它主要对付装甲战船，用得还不普遍，直到第一次世界大战中坦克面世，装甲弹才风风火火冲进战场，其性能也有了很大改进。这期间装甲弹是一种适口径穿甲弹，即穿甲主体的直径与穿甲弹弹体的口径相同。这类穿甲弹又叫普通穿甲弹。
根据穿甲弹的弹头不同，通常人们还把普通穿甲弹分为尖头穿甲弹，钝头穿甲弹和被帽穿甲弹。前两种穿甲弹主要用来对付均质装甲，而后一种由于在弹头上加有风帽和被帽，因而穿甲能力强，可用来对付表面经硬化处理的非均质装甲。
普通穿甲弹一般在弹体内装少量炸药，以提高穿透装甲后的杀伤和燃烧作用。不装炸药的又称实心穿甲弹，装炸药较多的称半穿甲弹或穿甲爆破弹，装有燃烧剂（燃烧合金）的称穿甲燃烧弹。普通穿甲弹由弹丸和发射装药组成。弹丸有风帽、被帽、弹体、炸药、弹底引信和曳光管。
风帽用于减小飞行阻力。被帽用于保护弹体头部穿甲时不受破坏，并可防止跳弹。弹体用优质合金钢制造，经热处理使头部硬度略高于尾部，以改善穿甲性能。曳光管用于显示弹道。
100毫米普通穿甲弹弹丸全长不超过3.9倍口径，初速900米/秒左右，在1000米距离上可击穿110～160毫米/30°的装甲。1000米处的速度损失是初速的11%～17%。
第二次世界大战时，重型坦克杀上战场，装甲厚度达到150-200毫米。面对这样的“硬骨头”，钝头和被帽装甲弹都显得无能为力，于是便出现了一种次口径超穿甲弹。所谓次口径，是指穿甲主体的直径小于弹径。
这种次口径超速穿甲弹的弹体内，有一个用硬质合金制成的弹芯。由于穿甲弹是依靠弹丸的动能来穿透装甲的，因而当弹丸以高速撞击装甲时，强度高而直径细小的弹芯就能把大部分能量集中在装甲的很小面积上，从而一举把“乌龟壳”穿透。
后来，坦克不肯示弱，又把装甲增厚，于是便出现了威力更强的超速穿甲弹。这种弹按其稳定方式的不同分为两种：一种是以弹丸自身旋转稳定的，另一种是借助于装在弹体上的尾翼稳定的。
穿甲弹的分类
穿甲弹按弹丸外形分为线轴型与流线型两种。主要由风帽、弹芯、弹体、曳光管组成。
弹芯是穿甲弹的主体，用高密度（14～15克/厘米）碳化钨制成。弹体用低碳钢或铝合金制造，主要起支承弹芯的作用，其上有导带，能保证弹丸旋转稳定。弹芯被固定在弹体中间，当碰击装甲瞬间，弹体破裂，弹芯进行穿甲。
它的弹芯直径小，仅为火炮口径的1/3～1/2，提高了着靶性能，垂直穿甲性能好，碳化钨弹芯硬度高，具有抗压不抗拉的特点，穿甲时基本不变形，击穿装甲后形成碎块，增大了杀伤与燃烧作用。但这种结构工艺性差，弹丸质量小，弹形不好，速度衰减快，仅适于射击近距离内的目标。此外，对于大倾角装甲穿甲时弹芯易折断和跳飞。
穿甲弹按稳定方式分为次口径超速脱壳穿甲弹分为旋转稳定和尾翼稳定两种。由弹托与飞行弹体两部分组成。弹托在膛内承受火药燃气压力，支撑、带动和引导弹体正确运动，出炮口自行脱落。
旋转稳定超速脱壳穿甲弹仅适于线膛炮发射。由于弹丸断面比重或比动能受旋转稳定性的限制，使穿甲威力不可能有更大的提高。
尾翼稳定超速脱壳穿甲弹又称长杆式穿甲弹，其飞行弹体由风帽、弹体、尾翼等部件组成。弹体由合金钢、钨合金或贫铀合金制成。长杆式穿甲弹的弹托有花瓣型和马鞍型两种典型结构，花瓣型结构适于滑膛炮发射，马鞍型结构由于采用尼龙滑动导带，既适于滑膛炮，也适于线膛炮发射，弹托由铝合金制成，弹体材料多为钨合金或贫铀合金。
杆式穿甲弹具有长径比大，长径比可达12～20，穿甲能力强，飞行速度损失小等优点，初速可达1500～1800米/秒，1000米飞行速度损失是初速的3%～8%，可击穿300～550毫米的垂直均质装甲，并具有显著的后效作用。
目前，应用比较广泛的是依靠尾翼稳定的超速脱壳穿甲弹，也称作“长杆式”尾翼稳定脱壳穿甲弹。“长杆式”尾翼稳定脱壳穿甲弹重量轻，初速高，再加上弹丸飞出炮口后弹托在气流作用下脱落，使空气阻力大为减少，因而通过细而坚硬的弹芯能将大量动能集中作用在装甲很小的面积上，就好像用锥子扎鞋底一样，击穿很厚的装甲。
为了提高长杆式尾翼稳定脱壳穿甲弹的性能，近年又出现了用高密度铀合金和钨合金制作弹芯的穿甲弹，它们的穿甲本领更强，尤其是铀弹芯的穿甲弹在硬脑壳钻进装甲后，还能产生1000℃以上的高温，使装甲局部熔化，发出强烈的白灼光。而且它的造价仅为钨合金的一半，所以目前各国都重视发展这些。
穿甲弹-穿甲弹的发展
苏制分装弹药的穿甲性能开始时领先于同期欧美整装弹药，而且长径比也大于同期的整装弹药！他的最先应用是苏联在上世纪60年代后研制的115和125毫米杆式穿甲弹，分别应用与于T62和T72坦克上。
苏联115毫米穿甲弹长径比13.1、德国120毫米DM13穿甲弹长径比12、美国XM735穿甲弹的长径比8-9.目前各国主要装备的是第四代穿甲弹，长径比大多在20-30之间，代表的有美国M900型105毫米弹M829E2型120毫米弹；德国DM43/53型120毫米弹；
中国的DTW2-105MM，DTW-125MM，及PZL-120MM毫米弹。各国的长径比超过30的穿甲弹已经试装或少量进入部队服役，普遍的穿深已经达到700-800MM以上。
中国也相应的开发了新一代的120及125MM毫米的大威力穿甲弹。俄罗斯的3BM-31型125穿甲弹的长径比也达到了29.弹芯的辨证关系其实是这样的：动能穿甲模式中，穿甲厚度由动能/截面积决定，当然还有一些参数诸如相对硬度等。次口径，弹芯化的根本目的是减小截面积。因为大口径炮的动能大，小口径炮的动能小。
如果发射同口径的炮弹，对于大口径炮来说是很不划算的。一部分动能没有加到穿甲威力上去。比如IS-2的122毫米炮，炮口动能是虎/豹主炮的2～3倍，超过同时代的任何坦克炮。
但是由于战争时期一直只有同口径弹，所以穿甲威力也只和和虎豹次口径弹的威力差不多至于用高密度和高硬度金属做弹芯，目的就是防止折断和碎裂。其实越细越易折断早期的次口径弹，由于材料的原因，弹径与口径的比例是很高的，而现在美式贫铀弹，弹径30毫米，与120毫米的比例是1：4.至于次口径减小了动能的损失，那只是相对的，而且往往不起作用。
动能的衰减速率固然和截面积成正比，但是和弹重也成一定的反比例关系。而次口径化，是要牺牲相当一部分弹重的，弹芯式的炮弹基本上牺牲了2/3的弹重。
经过多年的发展，早期的次口径脱壳穿甲弹已经演变成了今天的尾翼稳定脱壳穿甲弹，这种弹的弹芯外形近似长箭，弹身细长，直径20-30毫米，长经比超过20：1，弹芯尾部有尾翼，可保持飞行中的稳定性和射击精度。这种近似长箭的外形不仅可减小飞行阻力、保持速度，而且在和装甲撞击时作用面小、冲击力大，可有效的增加穿甲深度。
由于直径远远小于火炮口径，因此必须在弹芯上套一个弹带才能由火炮发射，弹带的作用是密闭炮膛，并增大弹丸的受力面积，使弹丸获得高炮口初速。目前西方的炮口初速已经达到了1700米/秒左右，这相当于5倍的音速，弹带的外边包裹着一层薄薄的铜箍，在弹丸飞出炮管的过程中铜箍会和炮管发生摩擦，在弹丸飞出炮管后，弹带受空气阻力的作用而分裂、脱落，剩下的箭形弹芯则保持高速继续飞行。
由于完全靠动能破坏装甲，所以弹芯的动能和材料硬度便成了最重要的性能指标。为了穿过坦克装甲，弹丸的硬度必须够高，这样才能在“硬碰硬”的过程中占优势，动能越大，穿甲威力越大。
影响弹芯动能的因素：
弹芯直径、质量、速度。弹芯直径越小，则弹芯在飞行中的阻力越小、更容易保持速度，而且在撞击时由于作用面小、威力大，当然弹芯的直径也不可能太小。弹芯的重量也是设计时重点考虑的因素：弹芯太重，会使弹丸的重量增大，从而降低炮口初速。弹芯太轻，虽然能够获得较高的炮口初速，但是其动能小了，在飞行中更容易受空气阻力的影响，在远距离上速度降低更快，存速性不好。
较低的质量+较低的速度=较低的动能，因此弹芯的质量也是影响威力的重要因素，而采用更高密度的材料便成了最好的选择。国外普遍采用钨、贫铀合金做弹芯材料，这两种金属的密度都在19克/立方厘米左右，是钢密度的2.5倍，同时这两种金属的合金的硬度都是极高的，因此非常适合做弹芯，目前国外绝大多数国家装备的都是钨合金的穿甲弹。
穿甲弹-穿甲弹的地位
由于近年来复合装甲和反应式装甲的迅速发展，破甲弹的效果已经大打折扣了，而复合装甲和反应装甲对动能弹的效果不如对破甲弹显著，因此对于以反坦克任务为主的主战坦克来说，APFSDS便成了最好的选择，目前APFSDS已经成了世界范围内主战坦克的最主要弹种。
由于现代尾翼稳定脱壳穿甲弹着靶时的动能强大，即使未能穿透目标，击中目标后产生的巨大冲击力也常导致敌坦克乘员的内脏被震伤甚至休克。
70年代以后美国研制的贫铀穿甲弹就是尾翼稳定脱壳穿甲弹的一种改进型，用高强度、高韧性、高密度的贫铀合金取代了钨合金作为尾翼稳定脱壳穿甲弹的弹芯，使穿甲能力进一步提高。
使用贫铀穿甲弹的M1A1主战坦克能在海湾战争的坦克群决战中有出色表现，更证明了这种尾翼稳定脱壳穿甲弹的威力。但由于贫铀弹芯击穿装甲时会燃烧产生带有污染性的氧化铀尘埃，美国又计划研制更好的、无污染的弹芯材料来取代贫铀合金弹芯。
自贫铀复合装甲问世后，尾翼稳定脱壳穿甲弹的威力又再受到挑战，据说美军曾经对M1A1主战坦克做“以己之矛刺己之盾”的测试，结果发现贫铀穿甲弹对付贫铀复合装甲的穿透效果不好。看来要对付这类贫铀复合装甲主战坦克，要么研制出更有效的穿甲弹，要么避开其正面装甲，以发展攻顶式或攻侧式反坦克武器为主。
穿甲弹-穿甲弹在中国的发展
进入20世纪90年代，中国坦克炮技术突飞猛进，先后研制了多种钨合金贫铀穿甲弹，使引进的俄罗斯BM19穿甲弹退到了三线部队。其中，88B坦克的105毫米特种合金穿甲弹2000米可击穿580毫米匀质钢甲。
98/99式坦克的125毫米钨合金尾翼脱壳穿甲弹2000米可击穿850毫米匀质钢甲，125毫米特种合金穿甲弹同距离可击穿960毫米匀质钢甲，96G坦克的钨合金穿甲弹2000米可击穿800毫米匀质钢甲，特种合金穿甲弹2000米可击穿900米匀质钢甲，所谓特种合金穿甲弹其实就是贫铀穿甲弹。中国在坦克炮方面已达世界顶尖水平。
穿甲弹-钨丝束穿甲弹的研究
经过几十年的不断研究和发展，大口径高密度钨合金穿甲弹已成为主战坦克和大口径反坦克炮的主要弹种，但随着各国主战坦克装甲防护水平的不断提高，新型反应装甲已具备了一定的反穿甲弹的能力，特别是超高速动能弹的出现和应用，对高密度穿甲弹弹芯材料的力学性能提出了越来越高的要求。
多年来，国内外在想方设法提高钨合金弹芯性能的同时，也开展了各种复合材料弹芯的研究和探索，试图通过用高密度丝或纤维制备的各种复合材料来进一步提高穿甲弹的强韧性，而其中研究最多的是用钨丝束制备高密度的复合穿甲弹弹芯。
这些研究主要有以下两个方面：一方面，在现有合金系和工艺条件下，通过优化合金成分和工艺参数来获得最佳的穿甲性能，或者是通过设计新的合金系，添加合金元素或开发新的工艺来获得更高性能的合金。
另一方面，国内外还对钨合金的形变强化和预应变时效等进行了内容广泛的研究工作，其中旋转锻造工艺已经广泛地用于大口径弹芯的生产，而且将液力挤压技术用于小口径弹芯，取得了令人满意的效果。
预应变时效可大幅度提高钨合金强度的同时保证材料具有良好的韧性，但由于其强韧化机理的研究一直没有突破，且处理性能不够稳定，并未在制式武器上应用。
此外，有人还对钨合金的强韧化开展了多种新工艺方法的研究：如等离子熔化-快速凝固法，湿法冶金-等离子熔化法和活化喷雾热分解法，这几种方法都可以制得非常均匀的预合金粉末，用这些“预合金粉末”烧结高密度钨合金时可以降低烧结温度，缩短烧结时间，从而使合金同时具有较高的强度和较好的韧性。
综上所述，虽然经过了几十年的不断研究，高密度钨合金的强度和韧性有了很大的提高，但对于未来超高速动能弹或要求大穿深的穿甲弹，其强韧性不足的问题并未从根本上得到解决，为此开发其它高密度材料的穿甲弹芯，特别是研制高密度复合材料穿甲弹弹芯便引起了各工业发达国家的高度重视，而且研究也越来越广泛和深入。
英国皇家兵工厂对用某些钨合金丝作增强相。用于穿甲弹进行了可行性研究，实验表明，有必要在合金丝表面涂履一些氧化物，来防止烧结过程中增强相与基体发生反应。
德国曾进行了丝束制造穿甲弹的研究，其方法是在重金属丝上沉积粘结相金属后集束烧结，再经锻造或轧制。另外还进行了将重金属丝装入烧结钨合金管中锻压进行机械复合工艺方法的试验研究。
日本制钢厂研制丝束复合穿甲弹的工艺方法是将多种粘结相元素镀在丝上，再进行液相烧结制成穿甲弹弹芯毛坯。
国内一些研究所和院校也曾进行过多种钨丝束。
美国海军的一项专利公布了一种较为经济的用钢—钨复合的穿甲弹制造工艺。该工艺方法是将一定细直径的钨合金增强丝用线束准直仪均匀地平行分布，把准直仪和增强丝一起放入橡胶包套内，再加入预先混入-203石墨粉的B0钢粉末。
封闭胶套并进行冷等静压，去掉包套和准直仪后将压制件在氢气氛中烧结，使坯件的致密之后，坯料再经模锻后的钨丝排布会发生一些变化，丝与丝之间的距离将减小，但丝的外形尺寸基本没有变化。将毛坯体化，淬火后，在回火，其硬度可达很高程度。
