O aço ferramenta AISI H13 é amplamente aplicado em matrizes para trabalhos a quente e em moldes de injeção e extrusão para processos industriais em ambientes agressivos. A fim de prolongar a vida útil de componentes industriais operando em condições severas. Este trabalho teve como objetivo a realização do tratamento duplex em substratos de aço AISI H13. Este tratamento, combina dois procedimentos distintos, a primeira etapa consiste de nitretação convencional e em seguida na deposição de filme finos, utilizando a técnica de gaiola catódica, empregando gaiolas de titânio e de nióbio. Todas as etapas ocorreram nas mesmas condições de tempo (4h) e temperaturas, 400ºC e 450ºC. Entretanto, a proporção dos gases Hidrogênio e Nitrogênio foi diferente, sendo 75sccm H2 - 25sccm N2 para a nitretação convencional e 25sccm H2 - 75sccm N2 aplicada às etapas de deposição. As amostras de aço H13 foram avaliadas morfologicamente por MEV e EDS, a adesão através da Norma VDI 3198, mecânica por microdureza, rugosidade e tribologicamente por teste de desgaste pino-sobre- disco. Os resultados mostraram que as amostras DPTi atingiram uma microdureza em torno de 995 HV, já as amostras DPNb, em torno de 545 HV, indicando uma melhoria substancial em relação ao aço não tratado. A rugosidade das amostras DP mostrou-se maior que as amostras NC. Na avaliação da resistência ao desgaste a amostra DPNb400 teve o melhor desempenho.