大和级战列舰主炮塔前装甲板在华盛顿海军造船厂展出

据所知，这是唯一幸存的一块为大和级战列舰制造的装甲板——目前在华盛顿海军造船厂博物馆展出。这块巨大的钢板是大和级主炮塔前装甲板的右上角部分，是为自航（海军）作战平台生产过的最厚的整体钢装甲板，厚度达到650毫米。原本，这块装甲板将保护信浓号主炮塔的炮口部分，但在信浓号改装为航空母舰之前便未使用。当安装在炮塔上时，这块前装甲板会从垂直方向向后倾斜45度，而幸存板底部看到的巨大四分之一圆形切口，就是右主炮从炮塔伸出的部位。

二战结束后，美国海军将整块装甲板运至美国本土进行穿甲测试。这块装甲板于1946年10月16日在弗吉尼亚州达尔格伦海军试验场进行测试，使用16英寸1225公斤的Mark 8 Mod 6 APCBC穿甲弹，由16英寸L/50 Mark 7海军炮在固定炮架上发射，炮口初速降低至607米/秒，以模拟11公里射程的命中效果。来袭炮弹完全穿透了日本装甲板，并仍保有足够的剩余速度飞出试验场，落入波托马克河。

冲击力将原装板断成两块，留下了主圆形穿透孔上下的巨大裂纹区域。经过进一步测试后，更大的一块板最终被切割回收，幸运的是，这块小型残片得以保存并用于展出。尽管该装甲板比当时任何盟军战列舰的装甲都厚（美军战列舰最厚的主炮塔装甲为500毫米，用于衣阿华级战列舰），但它仍无法抵御来袭穿甲弹，因为钢材质量较差，可与第一次世界大战前英国战列舰装甲相媲美。此外，由于采用了原本用于较薄装甲板的热处理工艺，钢材过硬，从而导致其非常脆，不够理想。

在对炮塔前装甲板较大部分进行额外测试后，计算得出，同一枚美军炮弹（假设垂直撞击装甲板）穿透该板所需的最小速度约为560米/秒，对应16英寸L/50 Mark 7炮发射Mark 8 APCBC炮弹射程为15.3公里。在此距离，炮弹落角为11.2度，由于炮塔前装甲板倾斜45度，因此实际撞击角度为33.8度——装甲板对炮弹的有效视线厚度为782毫米。在更远距离，炮弹速度不足以穿透装甲板；在更近距离，撞击角度过大——这意味着Mark 8 APCBC炮弹在任何射程下都无法穿透安装在45度角的炮塔前装甲板。即便是大和级自带的460毫米主炮，其穿甲性能据NavWeaps最乐观数据表显示仅比爱荷华级16英寸Mark 8炮高4%至18%，也不足以穿透炮塔前装甲板。因此，这块650毫米厚的炮塔前装甲板在任何服役过的海军穿甲弹面前都是免疫的。

然而，大和级战列舰其他部位的装甲要薄得多。侧装甲带厚度为410毫米，向内倾斜20度，对水平射线厚度为436毫米（16英寸Mark 8 APCBC炮在23.4公里以内可穿透）；主甲板最厚为230毫米（在33.7公里以上被穿透）。此外，日本海军装甲的效能被评估为当时美军A级战列舰装甲的84%至86%——因此比等厚的美军装甲更容易被穿透。尽管大和级战舰是史上最大、最重的战列舰（满载72,810吨，其中装甲重量为22,895吨），但在实际作战距离下，它们并非对当时的盟军海军炮火所“刀枪不入”。

大和级战列舰所装备的46厘米/45倍径（18.1英寸）舰炮，是有史以来安装在战列舰上的最强火炮。在远距离射击时，它的威力可与美国的16英寸/50倍径Mark 7舰炮相匹敌；但在近距离交战中，其穿甲能力无人能及。传说这种火炮在开火时的炮口冲击波能把离得太近的人员衣服震掉，但这种说法大概率是夸张的。根据在龟垣试射场（Kamegakubi）试验中测得的数据，炮口前方15米（约50英尺）处的冲击压力为每平方厘米7.0公斤（约100磅/平方英寸），这一数值是长门级战列舰所使用的41厘米舰炮的两倍。

这些火炮在日本的正式名称是“40厘米/45倍径 九四式舰炮（15.7英寸）”，日本人故意以“40厘米”代称来掩盖其真实口径，这一秘密直到第二次世界大战结束后才被揭露。

在1934年至1935年的设计讨论期间，日本曾认真考虑制造50倍径版本。这种更长的炮管能使初速提高40米/秒（131英尺/秒），最大射程增加约2,600米（2,850码），在使用相同弹药和装药的情况下，射击至20,000米（21,870码）目标的飞行时间可缩短1.9秒。然而，设计人员最终认为其额外的重量不足以弥补性能提升，因此决定仍采用45倍径版本。

“大和号”在实战中仅有一次对敌舰开火记录，即1944年10月的“萨马岛海战”中，对美军护航航空母舰群“Taffy 1”和“Taffy 3”开火，炮弹可能击中了护航航母甘比尔湾号（CVE-73）。

“武藏号”也仅在1944年10月的“锡布延海海战”中使用过主炮，当时发射了“三式弹”（燃烧榴霰弹）以对抗空袭，其中一发疑似在炮管中爆炸，导致炮毁。

这些火炮的散布范围极小，在最大射程下弹着点的横向分布仅为400至500米（440至550码）。美军在萨马岛海战后的报告中也提到日方炮击弹群极为集中。

总共生产了27门此型火炮，第一门于1938年3月完工并在龟垣试射场进行测试。其中18门随“大和号”和“武藏号”一起沉没；两门试射炮在1945年11月按美军的裁军命令被拆毁；其余7门在龟垣北侧海湾的海滩上发现，均处于不同的未完工阶段。其中5门被销毁，最后两门（编号23号与27号）被运往美国弗吉尼亚州的**达尔格伦试验场（Dahlgren Proving Grounds）**进行研究，于1946年6月6日和7日抵达。两具炮架于1948年5月7日送达同地。这些火炮与炮架在1950年代被拆解报废。此外，还发现两座原拟为“信浓号”建造的未完成炮塔转盘，也被随后销毁。

这种火炮的内部结构异常复杂，反映出制造超大口径火炮的巨大工艺难度。其A内管称为“2A”，其上半段套装“3A”外管，并通过热缩固定。整个组件随后缠绕钢丝，并再套装两层外管，全长覆盖，最后在炮尾处再装两段炮套。各层管体定位肩部之间装有贝勒维尔弹簧垫圈，以缓解应力集中并避免“钢材咬合”问题，这种设计与英国维克斯公司使用的凹槽环结构颇为相似。最内层的A管称为“1A”，通过三次液压扩张固定在位，随后才进行膛线切削。炮尾部分包括短炮环和螺接于“3A”管内的炮尾衬套。闭锁机构为改良版Asbury式、配用Welin多螺纹闭锁块。

这种结构的最大缺点是无法像一般火炮那样简单更换内衬。若炮膛磨损，必须整体镗去最内层A管才能重新套装新管，成本极高，因此在实战中更实际的做法是直接更换整门新炮。据记录，“大和号”和“武藏号”在服役期间均未更换过主炮——这也从侧面说明了它们在战场上的短暂命运。