В статье приведены результаты исследований по развитию технологии газотермического напыления покрытий формированием наноразмерной полигонизационной субструктуры с помощью предрекристаллизационной термической обработки. Рассмотрены плазменные, электродуговые, газопламенные и детонационные покрытия. Установлено влияние температурно-временных параметров термической обработки, степени дополнительной деформации на твёрдость, размер областей когерентного рассеивания и количество наноструктурных элементов в покрытиях. Рассмотрено влияние вида плазменного напыления (на воздухе, в динамическом вакууме) на микроструктуру покрытий, параметры их оптимальной термической обработки. Показано, что проведение предрекристаллизационной термической обработки обеспечивает снижение теплопроводности теплозащитных плазменных покрытий из ZrO$_{2}$–7%Y$_{2}$O$_{3}$ на 15% и повышение их микротвёрдости на 13%. Предложен способ повышения продолжительности выдержки при термической обработке за счёт дополнительной деформации. Установлено влияние вида деформации (статической, динамической) на термическую стойкость полученной субструктуры. Показано, что дробеструйная обработка обеспечивает стабилизацию полигонизационной субструктуры при термической обработке при продолжительности выдержки 40 минут. Проведены экспериментальные исследования влияния термической обработки, поверхностной пластической деформации и комбинированной деформационно-термической обработки на прочность и износостойкость электродуговых покрытий из проволоки 65Г. Установлено, что проведение термической обработки покрытий из проволоки 65Г обеспечивает за счёт уменьшения внутренних напряжений повышение прочности сцепления на 30% по сравнению с покрытиями после напыления. Термическая обработка дополнительно деформированных покрытий обеспечивает значительное повышение прочности сцепления по сравнению с термообработанными покрытиями без деформации. Показано, что термическая обработка обеспечивает повышение износостойкости покрытий из 65Г на 45% по сравнению с состоянием после напыления.