O aço AISI 1045 é amplamente utilizado em peças mecânicas de equipamentos industriais. Porém, suas propriedades mecânicas superficiais podem ser melhoradas para aumentar a aplicabilidade e vida útil deste aço. Este estudo propõe uma avaliação do tratamento duplex, nitretação a plasma convencional (NC) e a deposição por plasma em gaiola catódica (DPV) para a melhora das propriedades mecânicas do aço AISI 1045. As caracterizações realizadas foram a difração de raios-X, rugosidade superficial (Ra e Rq), microdureza Vickers, MEV/EDS e testes de desgaste. A formação de fases nitreto foram responsáveis pelo endurecimento superficial e aumento significativo na resistência ao desgaste para as amostras NC e tratamento duplex (DUPV). Porém, a amostra submetida ao tratamento duplex apresentou dureza 77,2% superior à da amostra apenas nitretada e maior profundidade de modificação superficial, conferindo ao tratamento duplex vantagens mecânicas devido ao maior período de tempo necessário para peças mecânicas AISI 1045. Já a amostra DPV apresentou uma menor rugosidade superficial em relação às amostras tratadas e um aumento significativo de 40,67% em relação a amostra sem tratamento.