Aplicado na cutelaria, o aço ligado AISI 6160 possui boa ductilidade, resistência à tração e à fadiga. Já o aço AISI 1045 possui boa usinabilidade e ampla utilização industrial. Ambos apresentam baixa dureza superficial e resistência ao desgaste em relação aos aços ferramenta que possuem utilização em vários setores industriais. Comumente os processos de Nitretação Convencional a plasma (NC) e Deposição em Gaiola Catódica (DGC) são utilizados para melhorar propriedades mecânicas de materiais. Aqui foi aplicado um tratamento duplex (DGC seguida de NC), no qual foram confeccionadas duas gaiolas uma com aço inoxidável AISI 904L e outra com Hastelloy C-276, que possuem elementos de liga formadores de nitretos de elevada dureza. Foi analisado o efeito do binômio tempo/temperatura da NC e da composição da gaiola no desempenho dos substratos. A subsequente NC proporciona a difusão do nitrogênio melhorando adesão e estabilidade da camada. Na DGC foi aplicada temperatura de 450 °C por 4 h, na NC combinaram-se temperaturas de 450 °C e 500 °C e tempos de 2 h e 4 h. Foram realizados ensaios de microdureza, microscopia óptica, resistência ao desgaste e difração de raios-X. Notou-se a formação de uma camada com boa espessura e presença de fases duras com consequente aumento na microdureza em todos os tratamentos, atingindo 339% de incremento para o aço 1045 tratado com gaiola de aço inoxidável AISI 904L e 419% para o aço AISI 6160 com gaiola de Hastelloy C-276. O gráfico do perfil de microdureza mostrou um gradiente conforme a profundidade das camadas com decaimento suave. Isso favoreceu a redução significativa do volume desgastado em todas as amostras, com destaque para o tratamento duplex com Hastelloy C-276 em aço AISI 6160 que apresentou um volume desgastado 21 vezes menor comparado à amostra sem tratamento após 30 min. Conclui-se que o tratamento duplex foi eficiente para melhorar o desempenho mecânico, bem como fornecer um filme duro e estável, utilizando um processo relativamente rápido, de baixa temperatura que pode ser aplicado no meio industrial.