O aço ferramenta AISI H13 apresenta boa combinação de resistência mecânica e tenacidade, sendo usado na fabricação de matrizes de extrusão de alumínio, matrizes de forjamento a quente e moldes para injeção de materiais não ferrosos e polímeros. Estas ferramentas estão sujeitas a tensões de tração e compressão, durante as etapas do processo de aquecimento e resfriamento, que levam à fadiga térmica e também, sofrem desgaste. Para estender a vida útil destas ferramentas novos tratamentos de superfícies vêm sendo pesquisados. No presente trabalho foi estudada a influência do tratamento de têmpera nas propriedades superficiais do aço AISI H13 nitretado. Primeiramente foi realizado nitretação a plasma a 520ºC com tempos de 12, 24 e 40 horas e ntretação a gás a 540ºC com durações de 42 e 84 horas. Em seguida os aços nitretados foram submetidos ao tratamento de têmpera a vácuo e em banho de sal na temperatura de 1030ºC com diferentes tempos de encharque. O tratamento de têmpera a vácuo ou em banho de sal do aço AISI H13 nitretado gerou um aumento na profundidade da camada nitretada provocada pela difusão de nitrogênio em direção ao núcleo do corpo de prova, redução na microdureza ao longo da camada nitretada e um leve aumento na microdureza do núcleo. Nesta nova camada nitretada, formada após têmpera, foi possível identificar, por difração de raios X, redução da intensidade dos picos referente às fases de nitretos ε e γ’, aparecimento de novos picos, tais como, fase α’ (martensita), fase austenita retida, novos nitretos, carbonetos e carbonitretos. Verificou-se também a influência do nitrogênio, presente na nova camada nitretada, na dureza superficial, plotando-se a curva de revenido para cinco condições diferentes de tratamento combinado de nitretação seguido de têmpera. Além disso, analisou-se o gradiente de microdureza na seção transversal dos corpos de prova revenidos a 520ºC. A presença do nitrogênio aumentou a dureza superficial do aço em até 1,57 HRC comparado ao aço AISI H13 tratado convensionalmente. Foi ainda realizado o ensaio de fadiga térmica em corpos de prova temperados e revenidos; temperados, revenidos e nitretados; e temperados, revenidos, nitretados e temperados. Os resultados dos ensaios indicaram que os corpos de prova apenas nitretados tiveram menor deformação superficial e maior densidade de trincas superficiais e na seção transversal. Os corpos de prova temperados e revenidos tiveram a menor taxa de propagação de trincas.