Este trabalho foi dividido em dois estudos com o objetivo de fornecer informações técnicas sobre a aplicação de tratamentos de superfície com elementos de transição, como vanádio e nióbio. Devido às grandes reservas minerais encontradas no subsolo brasileiro, esses elementos têm sido objetos de intensas pesquisas no que diz respeito ao desempenho mecânico dos materiais revestidos. No Estudo 1, o aço AISI D2, amplamente utilizado na fabricação de ferramentas de corte, foi submetido ao processo termoquímico de nitretação por plasma, utilizando gaiolas catódicas de nióbio e vanádio. O aço foi caracterizado por difração de raios X (DRX), revelando a formação de nitretos nos materiais depositados. A superfície depositada foi analisada por meio de microscopia óptica, evidenciando a formação de camadas espessas. A microdureza superficial também foi estudada, apresentando um aumento considerável em todas as condições de tratamento, o que corroborou com os resultados de resistência ao desgaste. No Estudo 2, o nióbio foi tratado com o mesmo objetivo do Estudo 1, ou seja, avaliar o desempenho mecânico do revestimento e analisar a interação do filme com o material de nióbio. O Estudo 2 também obteve resultados promissores em relação ao desempenho mecânico do processo de deposição utilizando gaiolas catódicas. As amostras foram submetidas a ensaios de difração de raios X para avaliar as fases presentes no revestimento, análise metalográfica por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), ensaios de microdureza e avaliação do comportamento de desgaste do filme. Com base em todas as evidências encontradas, foram emitidas conclusões e sugestões para o contínuo trabalho de busca por revestimentos mais eficientes e inovadores nos processos industriais, evidenciando a eficácia dos tratamentos realizados.