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少なくともCPUファンに大量に埃が詰まっていましたか。
となるとグラボ側も同様に内部に詰まっている可能性はあります。
可能であればグラボを一度引き抜いて確認してみてください。


それと考えられるのは、CPUやグラボが度重なる熱暴走や高音による自動停止の影響で
温度が上がると正常に動作しない状態になりやすくなってしまっている可能性があります。
その場合は部品交換しか手がありません。

その場合、グラボは現行品に交換でグレードアップさせると考えれば済みますが
(元のグラボと比較して消費電力が増えすぎると電源が耐えられない可能性がありますのでその点には注意です)
CPUはすでに新しい世代になってしまっているので、中古で探すしかないです。

中古のCPUはヤフオクで探すのも手ですが、確実なのはじゃんぱらあたりの通販ですかね。

http://www.janpara.co.jp/sale/search/result/?KEYWORDS=E8500&OUTCLSCODE=7&SHPCODE=&MINPRICE=&MAXPRICE=&SOUTFLG=1&OLDSOUTFLG=
軽く調べてみましたが、現時点ではCore 2 Duo E8500は8000円前後＋送料等がかかるようです。


どこが壊れているのかを特定するのが面倒であれば
いっそ新しいマシンを新調してしまったほうが楽かもしれません。
# 実際、壊れていると思っていたのとは別の箇所が壊れていたために
# わざわざ手に入れた部品が無駄になってしまうことも多いですし・・・


－－－
パソコン内部、とくにグラフィックボード周辺やCPU周辺に埃が溜まっていませんか？

ネットサーフィン程度の軽負荷では問題ないが
ゲームのような高負荷だと15分程度で落ちるという症状から
冷却不良による熱暴走or高温による自動停止の可能性が高いです。


掃除機と逆さまにしても大丈夫なエアダスターを用意して
パソコン本体の電源コードを引っこ抜いた状態で静かに掃除してやってください。