Não existem casos claros onde deve ou não usar. Depende da experiência que você quer dar ao usuário.
Antes de mais nada, um dos erros mais comuns, mas muito comum mesmo, que eu vejo nas aplicações que usam AJAX ou outras tecnologias semelhantes é que não há um fallback. Ou seja, se por alguma razão a tecnologia não estiver disponível, a página não funciona. A primeira coisa que deve se preocupar é se o envio com HTML simples está funcionando perfeitamente em todas as situações. Depois pense em dar uma experiência um pouco melhor se ele estiver disponível. Mas não deixe a página parar de funcionar porque o navegador não suporta a tecnologia.
Embora seja gosto, eu acho que esta técnica vale até mesmo quando o fallback não é exigido pelo cliente, onde pode-se garantir que o recurso está disponível. Acho que o custo é muito baixo e evita um monte de dor de cabeça futura. É uma questão de metodologia e organização. O custo da desorganização costuma ser maior. Claro que a experiência de cada um fará escolher o melhor caminho.
Não sou contra quem não quer fazer o fallback quando ele não é realmente necessário de acordo com os requisitos. Só acho um caminho pior e mais desvantajoso. E o cliente nem sempre tem razão. Na maior parte das vezes eu decido por ele. Ele decide quando ele tem conhecimento, é razoável ou eu preciso do dinheiro :P Você fará o que for mais adequado para você.
Funcionamento do AJAX
A única grande vantagem que o AJAX traz é que não precisa carregar outra página, ou a mesma outra vez, para enviar os dados e ter uma resposta. Isto é feito de forma transparente para o usuário. Dá uma impressão melhor, costuma ser mais rápido (já vi gente conseguir deixar mais lento) e pode reduzir o volume de dados trafegado. Mas nada muito importante. A experiência é que conta mesmo.
Eventualmente o script PHP que receberá a requisição precisa ser adaptado para atender a necessidade do AJAX, mas não mude de forma que inviabilize o acesso normal. Se for o caso, crie dois scripts, um para atender o formulário por envio normal gerando uma página completa e outro mandando só os dados de confirmação que a operação foi bem-sucedida e informar algo mais que seja relevante. Se souber fazer o trabalho é quase o mesmo.
Vantagem no seu caso
Mandar cada questão respondida realmente pode ser bem interessante.
A perda ou não dos dados dependerá do seu script PHP saber manipular isso. Ele terá que persistir em algum lugar (banco de dados, memória, etc.), ter controle da sessão, etc. Terá que controlar o estado do formulário não estar completamente preenchido, ter políticas de coleta de lixo se um formulário for abandonado no meio. Enfim, tem várias coisas para pensar se quiser dar uma experiência boa ao usuário.
Já imaginou se houver algum problema no momento do envio e não tiver AJAX? A perda é enorme. Com o AJAX feito do jeito que está pensando, ou aproveita a parte de já foi feita, ou impede o usuário continuar perdendo seu tempo em algo que servirá para nada.
Isso tudo é complicado, ter um fallback é simples. Por isto muitos sites preferem nem ter AJAX. O custo de colocar este recurso do jeito certo aumenta, mas aí quem paga o custo é o usuário que terá uma experiência bem pior.
Se estiver fazendo algo real, mesmo que para testes ainda, e for tendo dúvidas específicas, você pesquisa se já tem aqui ou pergunte.
Coloquei no GitHub para referência futura.