2Cr
主要固溶在基体中，最主要的作用是增加合金的抗氧化及耐腐蚀能力。当Cr含量达到临界值后，合金表面会形成一层连续、致密和附着良好的Cr2O3氧化膜，可以保护金属表面不受O、S和盐等的作用而产生高温氧化和热腐蚀，对合金氧化腐蚀起到保护作用。但是Cr含量的增加势必增强合金中富Cr的体心α-Cr相的析出倾向，而目前对α-Cr相在高温合金中的析出分布规律及其和力学性能之间的关系还有待进一步研究。Cr在高温合金中主要以固溶态存在于基体中，起到固溶强化γ基体的作用，同时促进颗粒状M23C6在晶界析出，起到晶界强化的作用。Cr的高温强化效果远远低于W、Mo、Nb、Ta和Re等难熔金属的强化效果。
3Al和Ti
镍基合金中最基本的合金元素，同时也是形成γ′相的主要元素。高Al则有利于提高合金的抗高温氧化性能。镍基合金的高温性能主要取决于Al和Ti的总量及Ti/Al比。增加Al和Ti的总量可明显提高γ′相固溶温度和体积分数。低Ti/Al比合金一般在较高温度时使用，高Ti/Al比合金对于良好的抗热腐蚀性能是必要的，但是过高的Ti/Al比则容易出现粗大片状的η-Ni3Ti相，使合金脆化，降低强度和塑性。经过相同的热处理后，随着Al和Ti含量增加，γ′相的尺寸逐渐增大，γ′相形貌由球形向立方状再向不规则形状转变。Ti还是MC型碳化物形成元素，形成比较稳定的TiC碳化物，在高温时推迟甚至阻止碳化物反应，从而使基体中的Cr稳定，间接性的起到了抗热腐蚀作用。高Ti对合金的抗热腐蚀性有利。
4Nb和Ta
与C有较强的亲和力，是MC型碳化物形成元素。可以促进MC型碳化物的析出，形成稳定的NbC和TaC碳化物，从而细化晶粒和起到强化晶界的作用。除与C结合外，绝大多数Nb和Ta元素几乎都进入γ′相，促进γ′相的析出，延缓γ′相的聚集长大，从而提高合金的高温强度。Nb具有很强的电负性，极易促进TCP相的析出，而且严重损害合金的抗氧化性能。因此，高温合金中的Nb元素含量一般低于3%。Ta元素还可以增大γ′/γ相之间的错配度，强化γ′相和提高γ′相的高温稳定性。卢旭东等人研究了镍基高温合金Ni-4.04Al-6.74Ta-5.16Co-1.35Mo-6.29W-12.59Cr在850C和950C的氧化行为，发现在氧化过程中，外层中形成的富Ta相抑制基体合金中Al元素向外扩散，形成了平直连续的Al2O3中间层，使氧化速度减慢，从而抑制氧化膜生长和降低氧化速率。
5Co
大部分进入γ基体中，降低γ基体的堆垛层错能，起到固溶强化作用，从而提高合金的持久强度和蠕变抗力。同时Co还使Al和Ti元素在γ基体中的溶解度降低，因而增加γ′强化相的数量，γ′相的固溶温度也随Co的加入而提高。Co的加入还能减少碳化物在晶界上的析出，以减小晶界贫Cr区的宽度。此外，Co还能改善镍基合金的热加工性能、塑性和冲击韧性。
6W、Mo和Re
它们在γ′相中具有相当高的溶解度，尤其是W加进高温合金中后会导致γ′相数量的增加。这三种元素的原子半径与Ni相差较大，无论对γ或γ′相都有很强的固溶强化效果，同时能提高原子间结合力，提高合金的再结晶温度和扩散激活能，从而有效地提高合金的热强性。为了提高高温合金的承温能力，通常采用低Cr含量和高难熔元素（W、Mo和Re等）含量的合金化途径来强化单晶高温合金。但是Mo含量过高时容易在γ基体中析出μ相，大量棒状μ相的存在会严重损害高温合金的持久性能。随着Re含量的增加，热处理后的组织中γ′相尺寸减小，γ′相形貌的立方程度明显增加。
7B
它是高温合金中应用最广泛的微合金化元素，绝大多数变形高温合金和铸造高温合金中都加入微量B。高温合金中重要的晶界和枝晶间强化元素，B可以结合一定数量的TCP相形成元素，可以作为组织稳定化元素加入合金，有利于提高合金的组织稳定性，高温合金中常见的硼化物是M3B2。郭建亭系统的研究了GH2135高温合金中B含量对组织和性能的影响，发现当B含量在最佳含量范围时，高温持久寿命将达到峰值，比原合金的持久寿命高3~6倍并且持久塑性良好。
8C
既是重要的晶界和枝晶间强化元素，又可以结合一定数量的TCP相形成元素，作为合金组织稳定化元素存在。常见的碳化物有MC、M6C、M23C6和M7C3等。MC型碳化物具有面心立方晶体结构，一般呈点状、条状和骨架状三种形态分布于枝晶间和晶界。MC型碳化物不稳定，在750~1040C温度范围内慢慢分解，析出颗粒状的M6C和M23C6型碳化物。M6C型碳化物具有复杂的面心立方晶体结构，一些高W和Mo的铸造镍基高温合金凝固时就能析出初生M6C型碳化物，M6C型碳化物十分稳定且很难通过热处理方法消除。M23C6型碳化物在高Cr合金中常见，具有复杂面心立方晶体结构。M7C3型碳化物具有正交晶体结构，在镍基高温合金中相对较为少见。C在镍基高温合金中具有重要影响，文献指出，C在高温合金中主要起到晶界强化作用，C含量对碳化物的种类、形貌、大小以及分布都有影响。