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A otimização da carbonitretação por plasma para a proteção contra a corrosão em aços ferramenta é de grande interesse para a indústria metalúrgica. O aço AISI H13, em particular, é usado na fabricação de matrizes e moldes para injeção de plásticos e alumínio, por possuir alta dureza e resistência ao impacto. Neste trabalho apresentamos os efeitos da carbonitretação por plasma pulsado na dureza e na resistência à corrosão do aço AISI H13. As propriedades de dureza e resistência de um aço dependem fortemente da microestrutura de sua superfície. Uma superfície com alta dureza e resistência à corrosão pode ser obtida com a formação de uma mono-camada superficial homogênea e compacta de carbonitretos e-Fe2-3(C,N). Visando obter essa mono-camada, amostras de aço H13 foram carbonitretadas por plasma pulsado numa atmosfera contendo diferentes proporções de [CH4/H2+N2]. As amostras foram analisadas por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de elétrons (XPS), medidas de dureza e testes eletroquímicos em solução de NaCl a 0,9%. Para diferentes concentrações de CH4 usados na mistura gasosa do plasma, obtemos fases com diferentes concentrações de carbono e nitrogênio na superfície do aço. A espessura, dureza e a resistência à corrosão aumentam com a adição de CH4 até certo limite a partir do qual as propriedades do material se deterioram. Maior dureza e resistência a corrosão foram obtidas no aço preparado com 3% de CH4, que apresentou uma mono-camada compacta de carbonitretos e-Fe2-3(C,N), contendo ~2,6 wt.% de carbono no material final. No aço tratado com 4% de CH4 na mistura gasosa, ocorre a formação de cementita, acarretando menor dureza e pouca resistência a corrosão, fenômeno explicado pela menor difusão de N devido ao acúmulo de C na superfície do aço