Является ли CrudRepository.save(Iterable<S>) атомарным?

Да, это атомарно. SimpleJpaRepository — это реализация по умолчанию для интерфейса CrudRepository. Метод save помечен Transactional при реализации. Так что в случае какой-либо ошибки все будет откатываться.

@Transactional
public <S extends T> List<S> save(Iterable<S> entities) {
    List<S> result = new ArrayList();
    if (entities == null) {
        return result;
    } else {
        Iterator var3 = entities.iterator();

        while(var3.hasNext()) {
            S entity = var3.next();
            result.add(this.save(entity));
        }

        return result;
    }
}

Согласно документация, вот как выглядит saveAll:

@Transactional
public <S extends T> List<S> saveAll(Iterable<S> entities)

Но чтобы быть уверенным, что это будет работать как одна атомарная транзакция, вам нужно:

1) Убедитесь, что транзакции поддерживают работу на вас

2) Убедитесь, что для autocommit установлено значение false (необязательно, если не сработает)

За увиденным вот что происходит в случае SimpleJpaRepository метода сохранения с помощью Iterable

@Transactional
public <S extends T> List<S> More save(Iterable<S> entities) {

    List<S> result = new ArrayList<S>();

    if (entities == null) {
        return result;
    }

    for (S entity : entities) {
        result.add(save(entity));
    }

    return result;
}

Стоит отметить, что сохранение с Iterable изменилось на saveAll в последних версиях. См. изменения для более подробной информации

What will happen if I save 10 entities and it fails for 6th one?

По умолчанию CrudRespository будет иметь @Transactional, поэтому в случае исключения ничего не сохраняется.

В случае обработки вручную это будет работать

Если вы делаете что-то подобное, это будет откат.

@Transactional(rollbackFor=RuntimeException.class)
public List<Car> saveAllOrNone(List<Car> cars) {
    for(Car car: cars) {
        repo.save(car);
    }
}