No considero que tengas problemas de thermal throttling, mas bien es que ese fx no lo da, le queda algo grande esa gpu.
Frente a cual te arrojaria mejores resultados, el i3 7100 tiene dos nucleos frente a los 8 del fx, pero el rendimiento por nucleo es muy superior en el i3.
Yo apostaria por que el i3 7100 te iba a dar mejor resultado, tambien depende del juego que sea y de los nucleos que utilice, obviamente el i 7 7700k dejaria en bragas a los otros dos procesadores, pero es una locura lo que piden por el de 2ª mano, a no ser que lo veas por debajo de los 140€ ni me lo plantearia, y ni con esas.
Puedes probar a hacer oc al fx y subirlo a 4.2ghz.