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尽管M50超级谢尔曼坦克具有与苏制T-34/85和T-54/T-55坦克成功交战的能力，但由于埃及于60年代初开始接受装有较大威力火炮的苏制JS-3重型坦克（IS-3），以色列决定对谢尔曼坦克进行再改造。

最初以色列对法国105mm CN-105-F1式火炮表示关注，该炮炮管长是口径的56倍，发射破甲弹的初速为1000m/s。然而该炮装在谢尔曼坦克的炮塔上有些过长，初速太高，车内也缺乏所需的后坐空间。于是以色列向法国布尔日兵工厂提出修改CN-105-F1式火炮的要求，最终导致缩短炮管长度1.5m，使初速降至可以接受的800m/s。以色列称这门改进型火炮为D1504式坦克炮，炮管长度为口径的44倍，使用以色列研制的炮弹。

M51坦克以M4A1型谢尔曼坦克为基础，安装康明斯公司338kW(460马力)柴油机、E8型水平螺旋弹簧悬挂系统（HVSS）和改进型转向装置、传动装置及排气装置，使用较宽的履带和炮塔防盾，对炮塔尾舱和弹药储存箱进行改进以便安放新型105mm火炮用的105mm炮弹。其他改进项目包括用小型紧凑的直流发电机以代替原来的大型蓄电池充电机、在主要武器上方安装1个白光/红外探照灯、炮塔两侧安装2具烟幕弹发射器。在样车试验后还为火炮加装了炮口制退器。

改制1辆M51型谢尔曼坦克大约需要25000个工时，战斗全重将增加到39吨，公路最大速度为45km/h，行程270km。

M51在1967年初的以叙边界冲突中第一次参加战斗，随后在第三次、第四次中东战争有较大规模使用。以军在战斗中一般把M51超级谢尔曼作为自行反坦克炮使用，在进攻编队侧翼掩护防护较好的M48/百夫长坦克行动。

有记录显示M51的火力不仅可以有效摧毁T-34/85、T-54、T-55等苏制战车，就连T-62也成为了这位重生勇士的盘中餐，可谓是老当益壮。