1939年11月30日，苏联进攻芬兰，企图迫使芬兰在两国边境地区割让部分领土。与芬军相比，苏军不仅在数量上占有绝对优势，而且在坦克、火炮和飞机等武器装备方面也处于优势地位。因此，苏联自信能够快速取胜，但结果并非如此。芬兰顽强而又灵活的抵抗以及苏军最初的失误使战争一直拖到1940年2月中旬，芬兰在苏军的连续进攻之下，后备力量消耗殆尽，被迫屈从于苏联的领土要求。
苏芬战争中的一处镜头
SMK、T-100和KV样车作为第20重型坦克旅第91坦克营的一部分，参加了这场战争中的一系列小规模战斗。首次作战行动发生于12月17—19日萨马地区附近，这些试验性坦克在战斗中的表现可褒可贬。总体而言，KV坦克的表现较好。在12月18日的攻击行动中，尽管芬兰士兵击毁了一辆KV坦克的炮筒，迫使其后退，但坦克还是表现出了可靠的机械性能，而且敌人的直射武器无法击毁其厚装甲。
芬兰作战中第20重型坦克旅所属的一辆SMK坦克正在行进中
另外两种样车的表现稍逊一筹，在一次作战中，几乎为苏军带来大麻烦。12月19日，在5辆T-28坦克的配合下，SMK和T-100坦克再次向萨马地区的芬兰防御阵地发起攻击，支援步兵作战。由于不怕芬军轻武器的攻击，坦克一直前进到敌人防御纵深地带，直到一辆SMK坦克的履带被地雷炸毁为止。在坦克本身火炮及其他坦克的火力掩护下，SMK坦克车组对履带进行了修复，但情况更糟的是，坦克的发动机又坏了。
苏军SMK坦克
苏军试图用T-100坦克拖动SMK坦克，但由于在冰冷天气下，履带无法获得足够的抓力，此举也宣告失败。随着弹药的消耗，坦克兵们别无选择地被迫丢弃SMK坦克后撤。为了救回这辆有价值的试验性坦克，苏联装甲部队委员会主席巴甫洛夫还命令第167摩托化营组织了一次低效而代价高昂的救援行动。最后，在苏军于次年2月份最终突破了芬军曼纳海姆防线之后，这辆SMK坦克才被苏军救回。
苏军KV-1坦克
1939年12月19日，苏军同意大量生产KV-1坦克，并中止SMK和T-100坦克的生产，这些试验性重型坦克在芬兰战争中的表现也证实了这一决定是正确的。有人提出改进SMK（SMK-2）的建议，但没有得到采纳。战争中也暴露了苏军坦克在冬季条件下作战时存在的某些技术上的缺陷。为了解决这个问题，苏联采取了许多改进措施，其中包括引入发动机点火所用的压缩空气箱和备用电池。
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