Я думаю, что проблема в хостинге . По умолчанию в .NET используется определенное количество рабочих потоков в пуле потоков , которое может быть переопределено процессом перед созданием задач потока. учитывая, что ваш второй тест находится в IIS , который до WCF4 в сочетании с AppFabric по умолчанию HTTP, IIS из-за природы зверя вполне может изменить число рабочих по умолчанию резьб.
только потому, что вы запрашиваете, скажем, 100 потоков на любой машине, не означает, что все будет создано сразу, а скорее ставится в очередь, не говоря уже об ограничениях переключения контекста потока.
Как правило, вы не должны создавать больше рабочих потоков, чем количество ядер на машине.