建设钢铁工业必须建设与之配套的铁合金工业。为此，早在１９５２年５月，国家委托苏联承担我国第一座大型铁合金厂―吉林铁合金厂的设计。１９５３年苏方陆续提交了工厂设计图纸，１９５６年工厂全部建成投产。但是，这座工厂年产铁合金仅４万多吨，满足不了发展的需要，而设计和建设更多的铁合金厂，必须拥有自己的铁合金设计人员。１９５５年重工业部钢铁局决定在北京钢铁设计院建立一支铁合金设计队伍，成立铁合金设计科。张桂耕是中国铁合金第一任总设计师和铁合金科科长。

　　早在１９５３年张桂耕就参加了吉林铁合金厂初步设计的审查工作。１９５８年５月，国家决定扩建吉林铁合金厂，当时任务很急，经设计院和厂方商量，成立了以张桂耕为组长的现场联合设计组，日夜奋战，很快完成了这座具有１２座电炉的铁合金车间的设计，当年就有４座１２５００ｋＶＡ电炉投产。１９６３年张桂耕又组织编制了吉林铁合金厂补充设计任务书，由于内容切实可靠，很快得到冶金部的批准。这个文件被吉林铁合金厂誉为“长期指导我厂发展的重要文件，”扩建后的吉林铁合金厂迄今仍是中国最大的铁合金厂。

　　１９５４年张桂耕参与了中国第二座大型铁合金厂――锦州铁合金厂利用钒钛磁铁矿生产钒铁的试验工作，参加了由国外所做的初步设计方案的审核工作，随后他组织修改国外初步设计方案和编制施工图。这是我国铁合金设计队伍创立后实际做的第一个大型铁合金厂设计，在顺利完成设计任务的同时，培养了第一批铁合金设计人才，为我国独立自主地进行铁合金厂设计奠定了基础。锦州铁合金厂的钒铁车间、钦铁车间先后于１９５８、１９５９年投产，生产出钒、钛铁合金，与吉林铁合金厂生产的硅、锰、钨、钼铁合金相成互补。两厂建成后，我国生产的主要铁合金品种已能适应当时钢铁工业发展的需要。６０年代，张桂耕还组织了锦州铁合金厂的扩建和填平补齐设计工作，使该厂成为国家重点铁合金厂之一。

　　１９５７年底，国家决定在湖南拟建的柘溪水电站附近建设一座新的铁合金厂。１９５８年３月，国务院批准了湖南铁合金厂设计任务书，规定年产各种铁合金６．５万吨。３月底，张桂耕作为冶金部代表，参加了国务院组织的湘乡工业区联合选厂组，并且制定出了一个综合工业区规划。由于规划比较切合实际，所以湖南铁合金厂初步设计方案很快就被冶金部批准了。此后，张桂耕作为总设计师主管湖南铁合金厂工程设计达７～８年。在这期间，经过艰苦努力，克服了我国冶金工业部门第一套金属铬工业生产装置的施工、试运转中的许多困难，终于使该厂大型还原电炉车间和金属铬车间先后建成投产，填补了我国冶金工业领域里又一个空白。湖南铁合金厂是我国第一个完全依靠自己的力量进行设计的铁合金厂。

　　遵义铁合金厂是我国西南地区最早建设的大型铁合金厂。张桂耕自１９５７～１９６６年担任该厂工程总设计师达１０年之久，为建设中国第一个具有采矿、选矿、烧结、冶炼的完整的锰合金联合企业花费了很多心血。１９６６年该厂电炉还原冶炼车间、电炉精炼车间相继建成投产，也成为我国重点铁合金厂之一。

　　北京钢铁设计研究总院是冶金部部属设计院中唯一承担铁合金厂设计的设计院，为了加强铁合金厂设计，院领导于１９６２年任命张桂耕为铁合金工程设计总设计师兼铁合金专业总工程师，为他配备了助手，让他担负起领导全院、实际上协助冶金部参与了全国铁合金工程设计的工程管理和专业管理工作，直到“文化大革命”开始。

　　张桂耕作为铁合金工程设计专家的一个重要品质是既坚持原则，又求真务实，并能将两者很好地结合起来。

　　在设计中，他非常注意坚持“勤俭建国”、“勤俭办厂”的方针，很注意节约投资。例如，在某铁合金厂一个车间的设计中，他提出将电炉跨度由１８米改为１５米，电炉中心距变压器室墙由８米改为７米，以缩短短网长度。实践证明，这样做既可以节约投资，又有利于提高电炉功率因数，是一个正确的决定。又如，在某铁合金厂的区域规划中，其总图布置拉长了铁合金厂的供电距离，张桂耕立刻以院正式公函提出，如按合理方案，铁合金厂每年可节约７万元，请对方改正。这笔不算大的投资，他也不放过。但是，对于有些过分降低设计标准的作法，他也能坚持原则，毫不让步。

　　在设计中他积极支持采用先进技术的同时，又主张一切要经过试验，必须试验成功后，才能采用。例如，１９６５年１０月，他组织编制的遵义铁合金厂初步设计，有的专业采用了很多新技术，但在国内都没有经过生产实践，张桂耕提出：“对于这些新技术必须抓紧进行试验研究，以便取得经验，落实到设计中去。”事实证明，他的这些意见是正确的。

　　从１９５５年到１９６６年，正是中华人民共和国成立后中国铁合金工业创建、发展的年代，也正是张桂耕从事铁合金工厂设计工作的主要年代，作为中国铁合金工程设计的开拓者、主要的技术带头人，为中国自己的铁合金工业的发展做出了重要的贡献。他的设计思想、工作作风和优秀品质，都是我们设计工作者学习的典范。